C++实现模p下的平方根计算(p为4i+3形式)


在这个问题中,我们给定两个值n和一个素数p。我们的任务是在模p下找到平方根(当p为4*i + 3的形式时)。这里,p的形式为(4*i + 3),即p % 4 = 3,其中i > 1,p为素数。

例如一些这样的数:7, 11, 19, 23, 31...

让我们来看一个例子来理解这个问题:

Input : n = 3, p = 7
Output :

解决方案方法

解决这个问题的一个简单方法是使用循环。我们将从2循环到(p - 1)。对于每个值,检查它的平方是否为模p下的平方根n。

示例

程序演示了我们解决方案的工作原理

#include <iostream>
using namespace std;
void findSquareRootMod(int n, int p) {
   n = n % p;
   for (int i = 2; i < p; i++) {
      if ((i * i) % p == n) {
         cout<<"Square root under modulo is "<<i;
         return;
      }
   }
   cout<<"Square root doesn't exist";
}
int main(){
   int p = 11;
   int n = 3;
   findSquareRootMod(n, p);
   return 0;
}

输出

Square root under modulo is 5

另一种方法是直接使用公式:

如果p的形式为(4*i + 3),并且平方根存在,则它将为$+/-n^{(p+1)/4}$

示例

程序演示了我们解决方案的工作原理

#include <iostream>
using namespace std;
int calcPowerVal(int x, int y, int p) {
   int res = 1;
   x = x % p;
   while (y > 0) {
      if (y & 1)
      res = (res * x) % p;
      y /= 2;
      x = (x * x) % p;
   }
   return res;
}
void squareRoot(int n, int p) {
   if (p % 4 != 3) {
      cout << "Invalid Input";
      return;
   }
   n = n % p;
   int sr = calcPowerVal(n, (p + 1) / 4, p);
   if ((sr * sr) % p == n) {
      cout<<"Square root under modulo is "<<sr;
      return;
   }
   sr = p - sr;
   if ((sr * sr) % p == n) {
      cout << "Square root is "<<sr;
      return;
   }
   cout<<"Square root doesn't exist ";
}
int main() {
   int p = 11;
   int n = 4;
   squareRoot(n, p);
   return 0;
}

输出

Square root under modulo is 9

更新于:2022年1月25日

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