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問題 No.3030 ミラー・ラビン素数判定法のテスト
ユーザー sakikuroesakikuroe
提出日時 2024-12-09 22:46:01
言語 Rust
(1.77.0 + proconio)
結果
AC  
実行時間 228 ms / 9,973 ms
コード長 2,994 bytes
コンパイル時間 12,756 ms
コンパイル使用メモリ 402,796 KB
実行使用メモリ 6,820 KB
最終ジャッジ日時 2024-12-09 22:46:15
合計ジャッジ時間 13,424 ms
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ソースコード

diff # 

pub struct ModuloU32 {
    pub modulo: u32, // m < 2 ** 31
}

impl ModuloU32 {
    pub fn new(modulo: u32) -> Self {
        assert!(modulo < 1 << 31);

        Self { modulo }
    }

    pub fn add(&self, a: u32, b: u32) -> u32 {
        let t = a + b;
        if t < self.modulo {
            t
        } else {
            t - self.modulo
        }
    }

    pub fn sub(&self, a: u32, b: u32) -> u32 {
        let (t, f) = a.overflowing_sub(b);
        if !f {
            t
        } else {
            t.wrapping_add(self.modulo)
        }
    }

    pub fn mul(&self, a: u32, b: u32) -> u32 {
        ((a as u64 * b as u64) % self.modulo as u64) as u32
    }
}

pub struct ModuloU64 {
    pub modulo: u64, // m < 2 ** 63
}

impl ModuloU64 {
    pub fn new(modulo: u64) -> Self {
        assert!(modulo < 1 << 63);

        Self { modulo }
    }

    pub fn add(&self, a: u64, b: u64) -> u64 {
        let t = a + b;
        if t < self.modulo {
            t
        } else {
            t - self.modulo
        }
    }

    pub fn sub(&self, a: u64, b: u64) -> u64 {
        let (t, f) = a.overflowing_sub(b);
        if !f {
            t
        } else {
            t.wrapping_add(self.modulo)
        }
    }

    pub fn mul(&self, a: u64, b: u64) -> u64 {
        ((a as u128 * b as u128) % self.modulo as u128) as u64
    }

    pub fn pow(&self, a: u64, mut n: usize) -> u64 {
        let mut res = 1;
        let mut x = a;

        while n > 0 {
            if n % 2 == 1 {
                res = self.mul(res, x);
            }
            x = self.mul(x, x);
            n /= 2;
        }

        res
    }
}

/// Returns:
///     if n is prime number:
///         true
///     else:
///         false
///
/// Algorithm:
///     Miller-Rabin
///
/// References:
///     - [Deterministic variants of the Miller-Rabin primality test. Miller-Rabin SPRP bases records](https://miller-rabin.appspot.com/)
///     - [64bit数の素数判定](https://zenn.dev/mizar/articles/791698ea860581)
pub fn is_prime(n: u64) -> bool {
    if n == 0 || n == 1 {
        return false;
    }

    if n == 2 {
        return true;
    }

    if n % 2 == 0 {
        return false;
    }

    let s = (n - 1).trailing_zeros();
    let d = (n - 1) >> s;
    let modulo = ModuloU64::new(n);

    let maybe_prime = |a| {
        let a = a % n;

        if a == 0 {
            return true;
        }

        let mut ad = modulo.pow(a, d as usize);

        if ad == 1 || ad == n - 1 {
            return true;
        }

        for _ in 1..s {
            ad = modulo.pow(ad, 2);
            if ad == n - 1 {
                return true;
            }
        }

        false
    };

    [2, 325, 9375, 28178, 450775, 9780504, 1795265022]
        .into_iter()
        .all(maybe_prime)
}

use proconio::input;

fn main() {
    input! {
        q: u64,
    }

    for _ in 0..q {
        input! {
            n: u64,
        }

        println!("{} {}", n, if is_prime(n) { 1 } else { 0 });
    }
}
0