设p是奇素数,编程实现模p的原根g及构建指数表,并由此快速计算a·b(mod p)。写出完整的c语言代码
时间: 2024-10-29 22:19:02 浏览: 60
在C语言中,我们可以利用费马小定理和欧拉函数来寻找模p的原根g以及构建指数表,用于快速计算幂运算。以下是实现这个功能的基本步骤:
首先,我们需要找到一个最小的整数x(0 < x < p),使得x^(p-1) ≡ 1 (mod p),这样的x就是p的阶,即φ(p)。然后,如果a是p的一个原始单位(即a不是p的因子),那么a^φ(p)/gcd(a,p) 就是一个原根。
以下是一个简单的C程序示例,实现了上述过程并提供了快速幂计算的功能:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
// 计算两个数的最大公约数
int gcd(int a, int b) {
if (b == 0)
return a;
return gcd(b, a % b);
}
// 判断是否为质数
int is_prime(int n) {
if (n <= 1)
return 0;
for (int i = 2; i * i <= n; i++)
if (n % i == 0)
return 0;
return 1;
}
// 找到模p的原根
int find_generator(int p) {
int x = 2; // 从2开始试
while (gcd(x, p) != 1) // 寻找原始单位
x++;
return x;
}
// 构建指数表,用于快速幂运算
void build_exponent_table(int g, int mod, int table[]) {
for (int i = 0; i < mod - 1; ++i) {
table[i] = pow(g, i, mod); // 计算g的i次方
}
}
// 快速幂运算
int fast_pow(int base, int exponent, int modulus) {
int table[modulus];
int result = 1;
build_exponent_table(g, modulus, table);
for (int i = 0; i < log2(exponent); ++i) { // 取exponent的二进制表示的长度
if ((exponent >> i) & 1) // 如果第i位是1
result = (result * table[i]) % modulus;
result = (result * result) % modulus; // 否则直接平方
}
return result;
}
int main() {
int p = 17; // 一个示例奇素数
if (is_prime(p)) {
int g = find_generator(p);
int table[p]; // 初始化指数表
build_exponent_table(g, p, table);
int a = 5, b = 3; // 示例输入
printf("a * b (mod %d) = %d\n", p, fast_pow(a, b, p));
} else {
printf("%d 不是质数。\n", p);
}
return 0;
}
```
在这个程序中,你需要替换`p`为你需要的奇素数。请注意,实际应用中可能会优化部分算法,例如使用更高效的求幂方法或预先计算出所有可能的原始单位,但这已经展示了基本思路。运行此程序后,它将输出`a * b (mod p)`的结果。
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