C语言扩展欧几里德算法求模逆元

扩展欧几里德算法可以用来求解模线性方程，其中就包括求解模逆元的问题。假设我们需要求解 a 在模 m 意义下的逆元 x，即 ax ≡ 1 (mod m)，那么就可以使用扩展欧几里德算法来求解。

具体步骤如下：

1. 用欧几里得算法求出 a 和 m 的最大公约数 gcd(a, m)，如果 gcd(a, m) 不等于1，则 a 在模 m 意义下没有逆元。

2. 使用扩展欧几里德算法求出 ax + my = gcd(a, m) 的一组整数解 (x, y)。

3. 如果 gcd(a, m) 等于1，则 ax ≡ 1 (mod m) 的一个解就是 x，但是 x 可能为负数或者大于等于 m，因此需要对 x 做一些调整，使得 x 在 [0, m) 范围内。

以下是使用 C 语言实现的代码：

#include <stdio.h>

// 扩展欧几里德算法求解 ax + my = gcd(a, m) 的一组整数解 (x, y)
int exgcd(int a, int b, int *x, int *y) {
    if (b == 0) {
        *x = 1;
        *y = 0;
        return a;
    }
    int d = exgcd(b, a % b, y, x);
    *y -= a / b * (*x);
    return d;
}

// 求解模逆元 ax ≡ 1 (mod m)
int mod_inv(int a, int m) {
    int x, y;
    int d = exgcd(a, m, &x, &y);
    if (d != 1) {
        printf("%d 在模 %d 意义下没有逆元\n", a, m);
        return -1;
    }
    return (x % m + m) % m;
}

int main() {
    int a = 3, m = 11;
    int x = mod_inv(a, m);
    if (x != -1) {
        printf("%d 在模 %d 意义下的逆元是 %d\n", a, m, x);
    }
    return 0;
}

上面的代码中，exgcd 函数用于求解 ax + my = gcd(a, m) 的一组整数解 (x, y)。如果 gcd(a, m) 不等于1，则表示 a 在模 m 意义下没有逆元，此时 mod_inv 函数返回 -1。否则，mod_inv 函数返回 x 的值，表示 a 在模 m 意义下的逆元。注意，最后需要对 x 做一些调整，使得 x 在 [0, m) 范围内。