C++ 中素数 n 模 n 的原根


在这个问题中,我们给定一个素数 N。我们的任务是打印素数 N 模 N 的原根。

原根是指素数 N 的一个整数 x,它位于 [1, n-1] 之间,使得 xk (mod n) 的所有值(其中 k 位于 [0, n-2] 之间)都是唯一的。

让我们举个例子来理解这个问题,

Input: 13
Output: 2

为了解决这个问题,我们必须使用一个称为欧拉函数的数学函数。

欧拉函数是 1 到 n 之间与 n 互质的数字的数量。

如果 GCD (i, n) = 1,则数字 i 与 n 互质。

在解决方案中,如果 x 模 n 的乘法阶等于欧拉函数,则该数字是原根,否则不是。我们将检查所有互质数。

注意:素数n 的欧拉函数 = n-1

下面的代码将展示我们解决方案的实现,

示例

 在线演示

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
bool isPrimeNumber(int n) {
   if (n <= 1) return false;
   if (n <= 3) return true;
   if (n%2 == 0 || n%3 == 0) return false;
   for (int i=5; i*i<=n; i=i+6)
      if (n%i == 0 || n%(i+2) == 0)
         return false;
   return true;
}
int power(int x, unsigned int y, int p) {
   int res = 1;
   x = x % p;
   while (y > 0){
      if (y & 1)
      res = (res*x) % p;
      y = y >> 1;
      x = (x*x) % p;
   }
   return res;
}
void GeneratePrimes(unordered_set<int> &s, int n) {
   while (n%2 == 0){
      s.insert(2);
      n = n/2;
   }
   for (int i = 3; i <= sqrt(n); i = i+2){
      while (n%i == 0){
         s.insert(i);
         n = n/i;
      }
   }
   if (n > 2)
   s.insert(n);
}
int findPrimitiveRoot(int n) {
   unordered_set<int> s;
   if (isPrimeNumber(n)==false)
   return -1;
   int ETF = n-1;
   GeneratePrimes(s, ETF);
   for (int r=2; r<=ETF; r++){
      bool flag = false;
      for (auto it = s.begin(); it != s.end(); it++){
         if (power(r, ETF/(*it), n) == 1){
            flag = true;
            break;
         }
      }
      if (flag == false)
      return r;
   }
   return -1;
}
int main() {
   int n= 13;
   cout<<" Smallest primitive root of "<<n<<" is "<<findPrimitiveRoot(n);
   return 0;
}

输出

Smallest primitive root of 13 is 2

更新于: 2020年2月3日

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