P1495 【模板】中国剩余定理(CRT)/曹冲养猪+中国剩余定理讲解

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本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。 传送门 借此题复习一下中国剩余定理。

题意:

此题可简化成求同余方程的解(a1...an互质a_1...a_n互质): x mod a1=b1x\ mod\ a_1=b_1 x mod a2=b2x\ mod\ a_2=b_2 x mod a3=b3x\ mod\ a_3=b_3 ...... x mod an=bnx\ mod\ a_n=b_n 直接求出xx的值不太现实,于是将问题转化为求以下x1...xnx_1...x_n的解: x1 mod a1=b1x_1\ mod\ a_1=b_1 x2 mod a2=b2x_2\ mod\ a_2=b_2 x3 mod a3=b3x_3\ mod\ a_3=b_3 ...... xn mod an=bnx_n\ mod\ a_n=b_nx1xn\sum_{x_1}^{x_n}就是答案,当然,对于每一个xix_i,我们还需要制定额外的限制条件,以保证x1xn\sum_{x_1}^{x_n}可以作为答案: 对于xix_i,我们需要让它能够整除a1a_1ana_n中除aia_i之外的所有数,即:xix_i必须要是(j=1naj)/ai(\prod_{j=1}^{n}a_j)/a_i的倍数并且xi mod ai=bix_i\ mod\ a_i=b_i 首先设prod为j=1naj\prod_{j=1}^{n}a_j,对于aia_i,我们来罗列一下它的限制条件:

{xi mod ai=bixi(prod/ai)\begin{cases} x_i\ mod\ a_i=b_i \\ x_i|(prod/a_i) \end{cases}

也就是说,我们要在除了aia_i之外的所有模数的乘积(即prod/aiprod/a_i)倍数中,找到一个模aia_i等于bib_i的数,但在这里我们不选择枚举的方式,而是通过找到prod/aiprod/a_iaia_i下的逆元,再乘上模数bib_i,从而得到xix_i那么,为什么采取这种方式去得到xix_i 首先看一下逆元的定义: 设d为a模b下的逆元,则:ad1(mod b)a*d\equiv1(mod\ b),即:ad mod b=1a*d\ mod\ b=1, 此外,要引入一条定理: 若a1 mod b=c,且a2 mod b=c/2a_1\ mod\ b=c,且a_2\ mod\ b=c/2,则a1=2a2a_1=2*a_2 于是,求出逆元did_i后,aidi mod b=1a_i*d_i\ mod\ b=1,而aidibi mod bi=bia_i*d_i*b_i\ mod\ b_i=b_i。 在这题上就是:prod/aibi的逆元prod/a_i*模b_i的逆元得到一个prod/aiprod/a_i的倍数且模bib_i为1的数,再乘上相应的模数bib_i即可得到一个满足上述限制条件表达式的值。 于是最后的答案就是:x1xn\sum_{x_1}^{x_n},而最小的答案为x1xn mod prod\sum_{x_1}^{x_n}\ mod\ prod 最终答案的表达式为: x=(i=1nprod/ai(prod/ai)1bi)x=(\sum_{i=1}^{n}prod/a_i*(prod/a_i)^{-1}*b_i),其中(prod/ai)1(prod/a_i)^{-1}(prod/ai)1(prod/a_i)^{-1}bib_i下的逆元。 这题的ac代码: 顺便说一下求逆元要用扩展欧几里得求解,费马小定理要求模数为质数,扩欧只要求互质,即逆元存在。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
ll a[100010],b[100010];
void exgcd(ll a, ll b, ll &x, ll &y)
{
    if (!b)
    {
        x = 1;
        y = 0;
        return;
    }
    exgcd(b, a % b, x, y);
    ll temp = x;
    x = y;
    y = temp - (a / b) * y;
}

int main()
{
	int n;
	cin>>n;
	ll sum = 1;
	for(int i = 1; i <= n; i++)
	{
		cin>>a[i]>>b[i];
		sum*=a[i];
	}
	ll ans = 0;
	for(int i = 1; i <= n; i++)
	{
		ll x=0,y=0;
		exgcd(sum/a[i],a[i],x,y);
		ans += sum*b[i]*(x > 0?x:x+a[i]);
		
	}
	cout<<ans%sum<<endl;

}