C++ / ACM 自学笔记 · v5.0

P1226 快速幂

原题入口

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。

按具体数据展开的处理与返回过程

(四) 带注释实现

完整源文件

#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 \(O(1)\)。

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