P1226 快速幂
对应章节:序言 → 建议的自学顺序与练习;五、数据结构与算法 → (六) 快速幂。
(一) 任务与输出目标
计算 a 的 b 次方模 p,并按指定格式输出。
(二) 建模与推导
用 b 的二进制表示拆分指数。当前 base 对应某个 2 的幂次;若 b 的最低位为 1,就把这一项乘进 result,然后 base 平方、b 右移。每轮保持 result×base^b 与原来的 a^b 同余。保存原指数用于输出,不能打印已经被移到 0 的 b。
(三) 手算与过程
2^10 模 9:10=8+2,把对应的幂相乘,结果为 7。
(四) 带注释实现
#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
#define endl '\n'
using namespace std;
void solve() {
int a, b, p;
cin >> a >> b >> p;
int original = b, base = a % p, result = 1 % p;
while (b > 0) {
if (b & 1)
result = result * base % p; // 选择当前二进制位对应的幂。
base = base * base % p;
b >>= 1; // 下一轮处理更高的指数位。
}
cout << a << '^' << original << " mod " << p << '=' << result << '\n';
}
signed main() {
ios::sync_with_stdio(false); // 关闭同步,使用 cin 与 cout 完成输入输出。
cin.tie(0), cout.tie(0);
int T = 1; // 本题读入一组数据。
// cin >> T; // 题目给出测试组数时开启,并在 solve 中处理一组。
while (T--)
solve();
}(五) 复杂度
时间 \(O(\log(b+1))\),额外空间 \(O(1)\)。