hihoCoder 1303 数论六·模线性方程组

Description

求解模线性方程组, \(m_i\) 不互质.

Sol

扩展欧几里得+中国剩余定理.

首先两两合并跟上篇博文一样.

每次通解就是每次增加两个数的最小公倍数,这对取模任意一个数都是0.

伪代码如下

M = m[1], R = r[1]

For i = 2 .. N

	d = gcd(M, m[i])

	c = r[i] - R

	If (c mod d) Then	// 无解的情况

		Return -1

	End If

	(k1, k2) = extend_gcd(M / d, m[i] / d)	// 扩展欧几里德计算k1,k2

	k1 = (c / d * k1) mod (m[i] / d)	// 扩展解系

	R = R + k1 * M		// 计算x = m[1] * k[1] + r[1]

	M = M / d * m[i] 	// 求解lcm(M, m[i])

	R %= M 			// 求解合并后的新R，同时让R最小

End For

If (R < 0) Then

	R = R + M

End If

Return R

Code

#include<cstdio>

#include<utility>

#include<algorithm>

#include<iostream>

using namespace std;

typedef long long LL;

#define mpr make_pair

const int N = 1005;

LL n,a1,a2,b1,b2;

pair< LL,LL > m[N];

inline LL in(LL x=0,char ch=getchar()){ while(ch>'9' || ch<'0') ch=getchar();

	while(ch>='0' && ch<='9') x=(x<<3)+(x<<1)+ch-'0',ch=getchar();return x; }

LL Exgcd(LL a,LL b,LL &x,LL &y){

	if(!b){ x=1,y=0;return a; }

	LL r=Exgcd(b,a%b,x,y);LL t=x;

	x=y,y=t-(a/b)*y;return r;

}

int Solve(){

	LL x,y,d=Exgcd(a1,a2,x,y);

	if((b2-b1)%d) return 0;

	Exgcd(a1/d,a2/d,x,y),x*=(b2-b1)/d,x=(x%(a2/d)+a2/d)%(a2/d);

	b1=a1*x+b1,a1=a1/d*a2,b1=(b1%a1+a1)%a1;

	return 1;

}

int main(){

	n=in();

	for(LL i=1,u,v;i<=n;i++) u=in(),v=in(),m[i]=mpr(u,v);

	a1=m[1].first,b1=m[1].second;

	for(int i=2;i<=n;i++){

		a2=m[i].first,b2=m[i].second;

		if(!Solve()) return puts("-1"),0;

	}return printf("%lld\n",b1),0;

}