逆元:
对于a和p,若 a * inv(a) % p ≡ 1,则称inv(a)为a%p的逆元。其中p为质数
逆元就是在mod下,不能直接除以一个数,而要乘以他的逆元
a * inv(a) = 1 (mod p)
x / a可以改成 x * inv(a) % p
方法一.扩展欧几里得
a * inv(a) = 1 (mod p)
可以变形成 a * inv(a) +k * p = 1(前提是a和p要互素)
可以用扩欧的公式来计算
时间复杂度:O(logn)
适用范围:只要存在逆元即可求,适用于个数不多但是mod很大的时候,也是最常见的一种求逆元的方法。
代码:
ll exgcd(ll a,ll b,ll &x,ll &y)//扩展欧几里得算法 { if(b==0) { x=1; y=0; return a; //到达递归边界开始向上一层返回 } ll gcd=exgcd(b,a%b,x,y); ll y1=y; //把x y变成上一层的 ll x1=x; y=x1-(a/b)*y1; x=y1; return gcd; //得到a b的最大公因数 } ll inv(ll a,ll mod){ ll x,y; ll gcd=exgcd(a,mod,x,y); if(gcd!=1)return -1; else return (x+mod)%mod; }
方法二.费马小定理+欧拉定理
费马小定理:假如p是质数,且gcd(a,p)=1,那么 a^(p-1)^ ≡ 1(mod p),进一步可以推出a^p-2^ * a ≡ 1 (mod p)
a^p-2^就是a在mod p意义下的逆元
欧拉函数:a^φ(n)^≡1 (mod n) ,其中 gcd(a,n)=1
若n为素数,φ(n)=n-1
时间复杂度 O(log mod)
适用范围:在mod是素数的时候使用,比扩欧快
代码:
ll poww(ll a,ll b,ll mod){ ll ans=1; ll base=a; while(b){ if(b&1)ans=ans*base%mod; base=base*base%mod; b>>=1; } return ans%mod; } ll inv(ll a,ll mod){ return poww(a,mod-2,mod); }
方法三:递推求逆元
long long inv[maxn]; void init(long long n,long long p) { inv[1]=1; for(int i=2;i<=n;i++) { inv[i]=((p-p/i)*inv[p%i]%p); } }
时间复杂度为O(n)
使用条件:mod为不是很大的素数,且需要多次调用