C++實現模p下的平方根計算(p為4i+3形式)


在這個問題中,我們給定兩個值n和一個素數p。我們的任務是在模p下找到平方根(當p為4*i + 3的形式時)。這裡,p的形式為(4*i + 3),即p % 4 = 3,其中i > 1,p為素數。

例如一些這樣的數:7, 11, 19, 23, 31...

讓我們來看一個例子來理解這個問題:

Input : n = 3, p = 7
Output :

解決方案方法

解決這個問題的一個簡單方法是使用迴圈。我們將從2迴圈到(p - 1)。對於每個值,檢查它的平方是否為模p下的平方根n。

示例

程式演示了我們解決方案的工作原理

#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;
}

輸出

Square root under modulo is 5

另一種方法是直接使用公式:

如果p的形式為(4*i + 3),並且平方根存在,則它將為$+/-n^{(p+1)/4}$

示例

程式演示了我們解決方案的工作原理

#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;
}

輸出

Square root under modulo is 9

更新於:2022年1月25日

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