编程实现计算欧拉函数值的算法,并用C语言实现

时间: 2023-05-17 14:07:28 浏览: 91
欧拉函数是指小于等于n的正整数中与n互质的数的个数,可以用以下公式计算: φ(n) = n * (1 - 1/p1) * (1 - 1/p2) * ... * (1 - 1/pk) 其中p1,p2,...,pk是n的所有质因数。 以下是用C语言实现计算欧拉函数值的算法: ```c #include <stdio.h> int phi(int n) { int result = n; for (int i = 2; i * i <= n; i++) { if (n % i == 0) { while (n % i == 0) { n /= i; } result -= result / i; } } if (n > 1) { result -= result / n; } return result; } int main() { int n; printf("请输入一个正整数n:"); scanf("%d", &n); printf("phi(%d) = %d\n", n, phi(n)); return 0; } ``` 输入一个正整数n,程序会输出phi(n)的值。
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编程实现计算欧拉函数值的算法C语言

#include <stdio.h> int phi(int n) { int result = n; // 初始化结果为 n int i; for (i = 2; i * i <= n; i++) { if (n % i == 0) { // i 是 n 的一个质因数 while (n % i == 0) { // 除去所有 i 的因数 n /= i; } // 除去所有 i 的因数后,result 中要少了 i 的因数 result -= result / i; } } if (n > 1) { // n 是一个大于 sqrt(n) 的质数 result -= result / n; } return result; } int main() { int n; printf("请输入一个正整数 n:"); scanf("%d", &n); printf("欧拉函数值为:%d\n", phi(n)); return 0; }

用C语言编程实现计算欧拉函数值的算法

#include <stdio.h> int euler(int n) { int result = n; for (int i = 2; i * i <= n; i++) { if (n % i == 0) { result = result / i * (i - 1); while (n % i == 0) { n /= i; } } } if (n > 1) { result = result / n * (n - 1); } return result; } int main() { int n; printf("请输入一个正整数:"); scanf("%d", &n); printf("欧拉函数值为:%d\n", euler(n)); return 0; }

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RSA算法是一种非对称加密算法,其实现过程主要分为三个步骤:密钥生成、加密和解密。下面是RSA算法的C语言实现: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <time.h> #include <math.h> // 定义常量 #define SIZE 1024 // 定义大素数p和q,以及公钥e和私钥d unsigned long p,q,n,e,d; // 定义欧拉函数值 unsigned long phi; // 定义明文和密文数组 char plaintext[SIZE], ciphertext[SIZE]; // 生成大素数函数 unsigned long generate_prime(unsigned long min, unsigned long max) { unsigned long i; while (1) { // 生成随机数 i = rand() % (max - min + 1) + min; // 判断是否为素数 if (is_prime(i)) { return i; } } } // 判断素数函数 int is_prime(unsigned long num) { unsigned long i; if (num < 2) { return 0; } for (i = 2; i <= sqrt(num); i++) { if (num % i == 0) { return 0; } } return 1; } // 计算最大公约数函数 unsigned long gcd(unsigned long a, unsigned long b) { unsigned long r; while (b > 0) { r = a % b; a = b; b = r; } return a; } // 计算扩展欧几里得算法函数 unsigned long extended_euclidean_algorithm(unsigned long a, unsigned long b, int *x, int *y) { unsigned long r, temp; if (b == 0) { *x = 1; *y = 0; return a; } r = extended_euclidean_algorithm(b, a % b, x, y); temp = *x; *x = *y; *y = temp - a / b * (*y); return r; } // 加密函数 void encrypt(char *plaintext, char *ciphertext) { int i; unsigned long m, c; for (i = 0; plaintext[i] != '\0'; i++) { // 将明文转换为数字 m = plaintext[i]; // 计算密文 c = (unsigned long)pow(m, e) % n; // 将密文转换为字符 ciphertext[i] = (char)c; } ciphertext[i] = '\0'; } // 解密函数 void decrypt(char *ciphertext, char *plaintext) { int i; unsigned long m, c; for (i = 0; ciphertext[i] != '\0'; i++) { // 将密文转换为数字 c = ciphertext[i]; // 计算明文 m = (unsigned long)pow(c, d) % n; // 将明文转换为字符 plaintext[i] = (char)m; } plaintext[i] = '\0'; } // 主函数 int main() { int i, x, y; srand((unsigned)time(NULL)); // 生成两个大素数p和q p = generate_prime(1000, 10000); q = generate_prime(1000, 10000); // 计算n和phi n = p * q; phi = (p - 1) * (q - 1); // 生成公钥e do { e = rand() % phi; } while (gcd(e, phi) != 1); // 生成私钥d d = extended_euclidean_algorithm(e, phi, &x, &y); if (x < 0) { d = x + phi; } else { d = x; } // 输出公钥和私钥 printf("p=%lu, q=%lu\n", p, q); printf("n=%lu, phi=%lu\n", n, phi); printf("e=%lu, d=%lu\n", e, d); // 输入明文 printf("Enter the plaintext: "); gets(plaintext); // 加密明文 encrypt(plaintext, ciphertext); // 输出密文 printf("The ciphertext is: "); for (i = 0; ciphertext[i] != '\0'; i++) { printf("%02X", (unsigned char)ciphertext[i]); } printf("\n"); // 解密密文 decrypt(ciphertext, plaintext); // 输出明文 printf("The plaintext is: %s\n", plaintext); return 0; } 在上述代码中,我们定义了常量SIZE为1024,表示明文和密文的最大长度为1024。我们还定义了大素数p和q、公钥e和私钥d、欧拉函数值phi、明文和密文数组plaintext和ciphertext等变量。 在主函数中,我们首先生成两个大素数p和q,并计算n和phi。然后,我们随机生成公钥e,并用扩展欧几里得算法生成私钥d。接着,我们输入明文,调用encrypt函数进行加密,再输出密文。最后,我们调用decrypt函数进行解密,再输出明文。 在encrypt函数中,我们将明文转换为数字m,然后计算密文c,最后将密文转换为字符ciphertext。在decrypt函数中,我们将密文转换为数字c,然后计算明文m,最后将明文转换为字符plaintext。 需要注意的是,在加密和解密过程中,我们使用了pow函数来计算幂,因此需要引入math.h头文件。
以下是基于C语言实现的基2FFT算法代码,注释详细解释了算法的实现过程: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define PI 3.14159265358979323846 // 基2FFT算法,输入为序列x,输出为序列y void fft2(double *x, double *y, int n) { int i, k; double *xe, *xo, *ye, *yo, *ae, *ao, *be, *bo, *we, *wo; double t, re, im; if (n == 1) { // 递归结束条件:序列长度为1 y[0] = x[0]; return; } // 分解偶数项和奇数项 xe = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); xo = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); for (i = 0; i < n/2; i++) { xe[i] = x[2*i]; xo[i] = x[2*i+1]; } // 递归计算偶数项和奇数项的FFT ye = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); yo = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); fft2(xe, ye, n/2); fft2(xo, yo, n/2); // 计算旋转因子 we = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); wo = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); for (i = 0; i < n/2; i++) { t = -2 * PI * i / n; we[i] = cos(t) + sin(t) * I; wo[i] = cos(t) - sin(t) * I; } // 合并结果 ae = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); ao = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); be = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); bo = (double *)malloc(n/2 * sizeof(double)); for (k = 0; k < n/2; k++) { ae[k] = creal(ye[k]); ao[k] = cimag(yo[k]); be[k] = creal(ye[k+n/2]); bo[k] = cimag(yo[k+n/2]); re = ae[k] + we[k] * ao[k]; im = be[k] + wo[k] * bo[k]; y[k] = re + im * I; y[k+n/2] = re - im * I; } // 释放内存 free(xe); free(xo); free(ye); free(yo); free(we); free(wo); free(ae); free(ao); free(be); free(bo); } int main() { int n = 8; // 序列长度 double x[] = {1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1}; // 输入序列 double y[n]; // 输出序列 int i; printf("Input sequence:\n"); for (i = 0; i < n; i++) { printf("%f ", x[i]); } printf("\n"); fft2(x, y, n); printf("Output sequence:\n"); for (i = 0; i < n; i++) { printf("%f+j%f ", creal(y[i]), cimag(y[i])); } printf("\n"); return 0; } 在这个代码中,我们定义了一个名为fft2的函数来实现基2FFT算法。输入为序列x,输出为序列y,序列长度为n。 首先,我们检查递归结束条件:序列长度为1。如果是这种情况,我们将x[0]复制到y[0]中,并直接返回。 否则,我们将输入序列x分为偶数项xe和奇数项xo,并递归计算xe和xo的FFT,得到偶数项FFT ye 和奇数项FFT yo。 接下来,我们计算旋转因子we和wo,用于合并结果。这些因子通过欧拉公式计算得出。 最后,我们将结果合并到输出序列y中,通过线性组合得到FFT结果。在这个过程中,我们使用了旋转因子we和wo以及一些临时变量ae、ao、be和bo来计算FFT结果。 最后,我们释放了分配的内存,输出得到的FFT结果。 注意,这里使用了C语言的复数类型(double complex),这个类型包含实部和虚部两个部分。
RSA加密算法是非常常用的公钥加密算法,C语言实现起来也比较简单。下面是一个简单的RSA加密算法的C语言实现: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #define MAX_CHAR 1000 #define PUBLIC_EXPONENT 65537 typedef struct { int n; int e; } PublicKey; typedef struct { int n; int d; } PrivateKey; int gcd(int a, int b) { if (b == 0) return a; else return gcd(b, a % b); } int isPrime(int n) { if (n <= 1) return 0; int i; for (i = 2; i <= sqrt(n); i++) { if (n % i == 0) return 0; } return 1; } int generatePrime() { int p = rand() % 100 + 1; while (!isPrime(p)) { p = rand() % 100 + 1; } return p; } int generatePublicKey(int p, int q) { int n = p * q; int phi = (p - 1) * (q - 1); int e = PUBLIC_EXPONENT; while (e < phi) { if (gcd(e, phi) == 1) break; else e++; } PublicKey publicKey = {n, e}; return publicKey; } int generatePrivateKey(int p, int q, int e) { int n = p * q; int phi = (p - 1) * (q - 1); int k = 1; while ((k * phi + 1) % e != 0) { k++; } int d = (k * phi + 1) / e; PrivateKey privateKey = {n, d}; return privateKey; } int modularExponentiation(int base, int exponent, int modulus) { int result = 1; while (exponent > 0) { if (exponent % 2 == 1) { result = (result * base) % modulus; } base = (base * base) % modulus; exponent = exponent / 2; } return result; } void encrypt(char* message, PublicKey publicKey) { int i, len; len = strlen(message); int* cipher = (int*)malloc(sizeof(int) * len); for (i = 0; i < len; i++) { int m = message[i]; int c = modularExponentiation(m, publicKey.e, publicKey.n); cipher[i] = c; } printf("Encrypted message: "); for (i = 0; i < len; i++) { printf("%d ", cipher[i]); } printf("\n"); free(cipher); } void decrypt(int* cipher, int len, PrivateKey privateKey) { int i; char* message = (char*)malloc(sizeof(char) * len); for (i = 0; i < len; i++) { int c = cipher[i]; int m = modularExponentiation(c, privateKey.d, privateKey.n); message[i] = m; } printf("Decrypted message: %s\n", message); free(message); } int main() { int p = generatePrime(); int q = generatePrime(); printf("p = %d, q = %d\n", p, q); PublicKey publicKey = generatePublicKey(p, q); PrivateKey privateKey = generatePrivateKey(p, q, publicKey.e); printf("Public key: n = %d, e = %d\n", publicKey.n, publicKey.e); printf("Private key: n = %d, d = %d\n", privateKey.n, privateKey.d); char message[MAX_CHAR]; printf("Enter message to encrypt: "); fgets(message, MAX_CHAR, stdin); encrypt(message, publicKey); printf("Enter cipher to decrypt: "); char* input = (char*)malloc(sizeof(char) * MAX_CHAR); fgets(input, MAX_CHAR, stdin); char* token = strtok(input, " "); int len = 0; int* cipher = (int*)malloc(sizeof(int) * MAX_CHAR); while (token != NULL) { cipher[len++] = atoi(token); token = strtok(NULL, " "); } decrypt(cipher, len, privateKey); free(input); free(cipher); return 0; } 在这个实现中,首先我们定义了PublicKey和PrivateKey两个结构体,分别用来存储公钥和私钥。接着,我们实现了gcd函数和isPrime函数,用来判断一个数是否是质数。然后,我们实现了generatePrime函数,用来生成一个不大于100的质数。接着,我们实现了generatePublicKey函数和generatePrivateKey函数,用来生成公钥和私钥。在这里,我们使用了欧拉函数来计算φ(n),并且使用扩展欧几里得算法来计算d。接着,我们实现了modularExponentiation函数,用来计算快速模幂。最后,我们实现了encrypt函数和decrypt函数,用来加密和解密消息。在这里,我们将消息转换为ASCII码,并使用公钥进行加密,再使用私钥进行解密。 在main函数中,我们首先生成两个质数p和q,然后使用这两个质数来生成公钥和私钥。接着,我们从标准输入中读取一个消息,并使用公钥进行加密。然后,我们从标准输入中读取一个密文,并使用私钥进行解密。 注意:这个实现只是一个简单的示例,实际上RSA加密算法的实现还有很多细节需要注意,比如如何处理大数、如何选择合适的公钥和私钥等等。
要实现RSA加密和解密算法的C语言代码,你需要以下几个步骤: 1. 生成RSA密钥对: - 随机选择两个大素数 p 和 q。 - 计算 n = p * q。 - 计算 φ(n) = (p-1) * (q-1),其中 φ(n) 表示欧拉函数。 - 选择一个整数 e,满足 1 < e < φ(n),且 e 和 φ(n) 互质。 - 计算 d,使得 (d * e) ≡ 1 (mod φ(n)),即 d * e 除以 φ(n) 的余数为 1。 - 公钥为 (e, n),私钥为 (d, n)。 2. 加密: - 将明文转换为整数 M。 - 使用公钥 (e, n) 进行加密,计算密文 C = M^e % n。 3. 解密: - 使用私钥 (d, n) 进行解密,计算明文 M = C^d % n。 下面是一个简单的示例代码: c #include <stdio.h> // 求最大公约数 int gcd(int a, int b) { if (b == 0) return a; else return gcd(b, a % b); } // 求模逆元 int mod_inverse(int a, int m) { int m0 = m, t, q; int x0 = 0, x1 = 1; if (m == 1) return 0; while (a > 1) { q = a / m; t = m; m = a % m; a = t; t = x0; x0 = x1 - q * x0; x1 = t; } if (x1 < 0) x1 += m0; return x1; } // 加密 int encrypt(int message, int e, int n) { int ciphertext = 1; for (int i = 0; i < e; i++) { ciphertext = (ciphertext * message) % n; } return ciphertext; } // 解密 int decrypt(int ciphertext, int d, int n) { int message = 1; for (int i = 0; i < d; i++) { message = (message * ciphertext) % n; } return message; } int main() { int p = 61; // 第一个大素数 int q = 53; // 第二个大素数 int n = p * q; int phi_n = (p - 1) * (q - 1); int e = 17; // 选择一个与 phi(n) 互质的数,常用公钥指数 int d = mod_inverse(e, phi_n); // 计算私钥指数 // 明文和密文 int message = 123; int ciphertext = encrypt(message, e, n); int decrypted_message = decrypt(ciphertext, d, n); printf("明文: %d\n", message); printf("密文: %d\n", ciphertext); printf("解密后的明文: %d\n", decrypted_message); return 0; }

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