题目1 : 数论六·模线性方程组
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3 3 2 5 3 7 2
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描述
小Ho:今天我听到一个挺有意思的故事!
小Hi:什么故事啊?
小Ho:说秦末,刘邦的将军韩信带领1500名士兵经历了一场战斗,战死四百余人。韩信为了清点人数让士兵站成三人一排,多出来两人;站成五人一排,多出来四人;站成七人一排,多出来六人。韩信立刻就知道了剩余人数为1049人。
小Hi:韩信点兵嘛,这个故事很有名的。
小Ho:我觉得这里面一定有什么巧妙的计算方法!不然韩信不可能这么快计算出来。
小Hi:那我们不妨将这个故事的数学模型提取出来看看?
小Ho:好!
<小Ho稍微思考了一下>
小Ho:韩信是为了计算的是士兵的人数,那么我们设这个人数为x。三人成排,五人成排,七人成排,即x mod 3, x mod 5, x mod 7。也就是说我们可以列出一组方程:
x mod 3 = 2 x mod 5 = 4 x mod 7 = 6
韩信就是根据这个方程组,解出了x的值。
小Hi:嗯,就是这样!我们将这个方程组推广到一般形式:给定了n组除数m[i]和余数r[i],通过这n组(m[i],r[i])求解一个x,使得x mod m[i] = r[i]。
小Ho:我怎么感觉这个方程组有固定的解法?
小Hi:这个方程组被称为模线性方程组。它确实有固定的解决方法。不过在我告诉你解法之前,你不如先自己想想怎么求解如何?
小Ho:好啊,让我先试试啊!
输入
第1行:1个正整数, N,2≤N≤1,000。
第2..N+1行:2个正整数, 第i+1行表示第i组m,r,2≤m≤20,000,000,0≤r<m。
计算过程中尽量使用64位整型。
输出
第1行:1个整数,表示满足要求的最小X,若无解输出-1。答案范围在64位整型内。
解题思路:
就是解一个模线性方程组,只要扩展欧几里得算法会了,这个应该是不是什么问题。大多数在hiho里面都提示了,在这里我就不赘述了,只提供一下AC代码:
My Code:
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstring> #include <cstdlib> #include <algorithm> using namespace std; typedef long long LL; const int MAXN = 1e3+5; void Ex_gcd(LL a, LL b, LL &x, LL &y) { if(b == 0) { x = 1; y = 0; return ; } LL x1, y1; Ex_gcd(b, a%b, x1, y1); x = y1; y = x1-(a/b)*y1; } LL GCD(LL a, LL b) { if(b == 0) return a; return GCD(b, a%b); } LL m[MAXN],r[MAXN], n; LL Solve() { LL M = m[1], R = r[1], d, k1, k2, c; for(int i=2; i<=n; i++) { d = GCD(M, m[i]); c = r[i] - R; if(c % d) return -1; Ex_gcd(M/d, m[i]/d, k1, k2); k1 = (c/d*k1)%(m[i]/d); R = R+k1*M; M = M/d*m[i]; R %= M; } if(R < 0) R = R+M; return R; } int main() { while(~scanf("%d",&n)) { for(int i=1; i<=n; i++) scanf("%lld%lld",&m[i],&r[i]); LL ret = Solve(); printf("%lld\n",ret); } return 0; }