给你一个大数n,将它分解它的质因子的乘积的形式。
首先需要了解Miller_rabin判断一个数是否是素数
大数分解最简单的思想也是试除法,这里就不再展示代码了,就是从2到sqrt(n),一个一个的试验,直到除到1或者循环完,最后判断一下是否已经除到1了即可。
但是这样的做的复杂度是相当高的。一种很妙的思路是找到一个因子(不一定是质因子),然后再一路分解下去。这就是基于Miller_rabin的大数分解法Pollard_rho大数分解。
Pollard_rho算法的大致流程是 先判断当前数是否是素数(Miller_rabin)了,如果是则直接返回。如果不是素数的话,试图找到当前数的一个因子(可以不是质因子)。然后递归对该因子和约去这个因子的另一个因子进行分解。
那么自然的疑问就是,怎么找到当前数n的一个因子?当然不是一个一个慢慢试验,而是一种神奇的想法。其实这个找因子的过程我理解的不是非常透彻,感觉还是有一点儿试的意味,但不是盲目的枚举,而是一种随机化算法。我们假设要找的因子为p,他是随机取一个x1,由x1构造x2,使得{p可以整除x1-x2 && x1-x2不能整除n}则p=gcd(x1-x2,n),结果可能是1也可能不是1。如果不是1就找寻成功了一个因子,返回因子;如果是1就寻找失败,那么我们就要不断调整x2,具体的办法通常是x2=x2*x2+c(c是自己定的)直到出现x2出现了循环==x1了表示x1选取失败重新选取x1重复上述过程。(似乎还存在一个每次找寻范围*2的优化,但是不太懂。。。)
因为x1和x2再调整时最终一定会出现循环,形成一个类似希腊字母rho的形状,故因此得名。
另外通过find函数来分解素数,如果找到了一个素数因子则加入到因子map中,否则如果用Pollard找到一个因子则递归去找素数因子。
#include<iostream>
#include<ctime>
#include<algorithm>
#include<map>
#pragma ...
using namespace std; typedef long long ll;
map<ll, int>m;
const int mod = 10000019; const int times = 50;
//测试50次
ll mul(ll a, ll b, ll m) //求a*b%m
{ ll ans = 0; a %= m; while(b) { if(b & 1)ans = (ans + a) % m; b /= 2; a = (a + a) % m; } return ans; } ll pow(ll a, ll b, ll m) //a^b % m
{ ll ans = 1; a %= m; while(b) { if(b & 1)ans = mul(a, ans, m); b /= 2; a = mul(a, a, m); } ans %= m; return ans; } bool Miller_Rabin(ll n, int repeat)//n是测试的大数,repeat是测试重复次数
{ if(n == 2 || n == 3)return true;//特判
if(n % 2 == 0 || n == 1)return false;//偶数和1 //将n-1分解成2^s*d
ll d = n - 1; int s = 0; while(!(d & 1)) ++s, d >>= 1; //srand((unsigned)time(NULL));在最开始调用即可
for(int i = 0; i < repeat; i++)//重复repeat次
{ ll a = rand() % (n - 3) + 2;//取一个随机数,[2,n-1)
ll x = pow(a, d, n); ll y = 0; for(int j = 0; j < s; j++) { y = mul(x, x, n); if(y == 1 && x != 1 && x != (n - 1))return false; x = y; } if(y != 1)return false;//费马小定理
} return true; } ll gcd(ll a, ll b) { return b == 0 ? a : gcd(b, a % b); } ll pollard_rho(ll n, ll c)//找到n的一个因子
{ ll x = rand() % (n - 2) + 1; ll y = x, i = 1, k = 2; while(1) { i++; x = (mul(x, x, n) + c) + n;
//不断调整x2
ll d = gcd(y - x, n); if(1 < d && d < n) return d;//找到因子
if(y == x)
return n;//找到循环,返回n,重新来
if(i == k)//一个优化
{ y = x; k <<= 1;
}
}
}
void Find(ll n, ll c)
{
if(n == 1)return;//递归出口
if(Miller_Rabin(n, times))//如果是素数,就加入
{
m[n]++;
return;
}
ll p = n;
while(p >= n)
p = pollard_rho(p, c--);//不断找因子,知道找到为止,返回n说明没找到
Find(p, c);
Find(n / p, c);
}
int main()
{
ll n;srand((unsigned)time(NULL));
while(cin >> n)
{
m.clear();
Find(n, rand() % (n - 1) + 1);//这是自己设置的一个数
cout<<n<<" = ";
for(map<ll ,int>::iterator it = m.begin(); it != m.end();)
{
cout<<it->first<<" ^ "<<it->second;
if((++it) != m.end())
cout<<" * ";
}
cout<<endl;
}
return 0;
}
比较乱,参考于https://www.cnblogs.com/fzl194/p/9047710.html
接下来是python代码
这是原创
from random import randint
def powm(a,b,m):
ret=1
while b:
if b&1:
ret=ret*a%m
b>>=1
a=a*a%m
return ret
def isPrime(n,t=15):
if n<=1: return 0
if n==2: return 1
if not n&1: return 0
t=min(n-2,t)
ret=1
for i in range(t):
a=randint(2,n-1)
if powm(a,n-1,n)!=1:return 0
return 1
def factor(n):
if n<2:return [n]
if isPrime(n):return [n]
fact=1
y=x=c=2 #y=x*x+c
cyc=2
while fact==1:
for i in range(cyc):
y=(y*y+c)%n
if x==y:
c=randint(1,n-1)
continue
if y-x<2:continue
## time.sleep(0.5)
fact=gcd(y-x,n)
if fact>1:break
x=y
cyc*=2
return factor(n//fact)+factor(fact)
x= int(input())
a=factor(x)
a.sort()
al=len(a)
for i in range(al):
if i==0: print(a[i],end='')
else:
print("*",end='')
print(a[i],end='')
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