米勒-拉宾素性测试的步骤是什么?


米勒-拉宾素性测试结合了费马测试和费马根测试,是一种经典的寻找强伪素数的方法。在这个测试中,可以将 n – 1 写成奇数 m 和 2 的幂的乘积。

$$\mathrm{n-1=m\, x\, 2^{k}}$$

以 a 为底的费马测试可以表示为:

$$\mathrm{a^{n-1}\, =\, a^{m\, x\, 2k}=\left [ a^{m} \right ]^{2k}=\left [ a^{m} \right ]\frac{2^{2}\cdot \cdot \cdot 2}{K\, 次}}$$

换句话说,与其一步计算 an−1(mod n),不如分 k+1 步进行。使用 k + 1 的优点是每一平方根步骤都可以实现。如果平方根测试失败,则可以停止并声明 n 为合数。

在每一步中,如果可以访问(如果结果为 1),则可以验证费马测试是否通过,并且所有相邻步骤组中的平方根测试是否满足。

初始化

  • 可以选择一个底数 a 并计算 $\mathrm{T\, =\, a^{m}}$,其中 $\mathrm{m\, =\, \frac{n-1}{2^{k}}}$

  • 如果 T 为 +1 或 -1,则声明 n 是强伪素数并停止。因为如果 T 为 ±1,T 在下一步将变为 1,并保持 1 直到通过费马测试。此外,T 通过了平方根测试,因为 T 在下一步可以为 1,而 1 的平方根(在下一步)为 ±1。

  • 如果 T 为其他值,则无法确定 n 是素数还是合数,因此可以继续下一步。

步骤1:我们对 T 平方

  • 如果结果为 +1,则肯定知道费马测试将通过,因为 T 在随后的测试中保持为 1。但平方根测试没有通过。因为 T 在此步骤中为 1,而在前一步中为 ±1 以外的值,所以可以声明 n 为合数并停止。

  • 如果结果为 -1,则可以理解 n 最终将通过费马测试。也可以理解它将通过平方根测试,因为 T 在此步骤中为 -1,并在下一步变为 1。可以声明 n 为强伪素数并停止。

  • 如果 T 为其他值,则无法确定它是否是素数。继续下一步。

步骤2 到步骤 K – 1

此步骤和所有后续步骤将继续进行,直到步骤 2 和步骤 K -1 等于步骤 1。

步骤 K

此步骤不是必需的。如果已到达此步骤且尚未做出决定,则此步骤将不会提供任何信息。如果此步骤的结果为 1,则费马测试通过,但由于前一步的结果不是 ±1,因此平方根测试未通过。在步骤 k -1 之后,如果尚未停止,则可以声明 n 为合数。米勒-拉宾测试需要从步骤 0 到步骤 K-1。

更新于:2022年3月16日

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