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快速指数取模的实现算法

2013年01月15日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1175字 ⁄ 字号 评论关闭


快速指数取模的实现算法





转自:
http://blog.csdn.net/lzyblog/archive/2006/10/26/1351436.aspx


  
 
由于一个整数的指数结果很大,可能远远超出计算机处理范围,故必须简化计算方式.这里采用快速取模方法.
原理为:在4的5次方运算中,5能够化作2*2+1,这是因为5的2进制数为101.所以4的5次方运算便能写作((4)^2*1)^2*4,其中1表示
的是4的0次方,^2表平方.再运用模的性质:(a*b)mod(m)=(amod(m)*bmod(m))mod(m),所以(4^5)mod(m)可
先化为(((4)^2*1)^2*4)mod(m),再化为(((4)^2mod(m)*1)^2mod(m)*4)mod(m).举例子
--(4^5)mod(3)=(((4)^2*1)^2*4)mod(3)=((1*1)^2mod(3)*4)mod(3)=
(1*4)mod(3)=1.该函数运行方式取于上述算法思想,首先将幂分解成2进制数,得到一个从幂的最低位数开始01组成的栈:分解b为2进制数.记
录下分解成的位数z,构造栈

 for(;b!=1;b>>=1)

 {
    z++;
   
if(b%2==0)

         l[z]=0;

   
else

        
l[z]=1;


    
然后出栈进行"(a^b)mod(c)"的运算.这里用栈的原因是为了使幂的2进制数排列倒过来,实现最高位上的2进制数能够循环它的位数次,最低位上的
2进制数只循环一次.每次的循环得到平方取模的值,一直到结束,取得一个值,即(a^b)mod(c).

for(;z>0;z--)
  {
    
if(l[z])

        
y=(y*a%c)*(y*a%c)%c;
     else

        
y=y*y%c;
  }
if(l[0]) y=(y*a%c);//最后次模
return y;


这是一个比较快的
运算方法.

完整源程序:

//
指数取模:a的b次方modc=x











_int64 mod(_int64 a,_int64 b,_int64 c)
//
(a)^bmod(c)
//
条件1:在rsa中a<c,其它不用a<c.条件2:ac互素











...

{

_int64 l[

500
],z
=-
1








,y;

 

for
(;b
!=
1
;b
>>=
1
)
//
分解b为2进制数.记录下分解成的位数z,构
造栈l












 
...








{

 z

++








;

 

if
(b
%
2
==
0
) l[z]
=
0








;

 

else
 l[z]
=
1








;

 }






//
a%=c;
//
如果一开始数就很大,先模一次,防止过大,  求逆











y
=
a
*
a
%
c;
//
第一次模











 
for
(;z
>
0
;z
--








)

 

...








{

 

if
(l[z]) y
=
(y
*
a
%
c)
*
(y
*
a
%
c)
%








c;

 

else
 y
=
y
*
y
%








c;

 }






if
(l[
0
]) y
=
(y
*
a
%
c);
//
最后次模











return

 y;

}


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