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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 AreTrashAreTrash
提出日時 2019-01-24 01:06:11
言語 C#(csc)
(csc 3.9.0)
結果
AC  
実行時間 2,550 ms / 9,973 ms
コード長 3,784 bytes
コンパイル時間 1,285 ms
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最終ジャッジ日時 2024-11-16 23:12:04
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Microsoft (R) Visual C# Compiler version 3.9.0-6.21124.20 (db94f4cc)
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ソースコード

diff # 

using System;
using System.IO;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Numerics;

namespace No3030
{
    public class Program
    {
        void Solve(StreamScanner ss, StreamWriter sw)
        {
            //---------------------------------
            var N = ss.Next(int.Parse);
            for (var i = 0; i < N; i++)
            {
                var X = ss.Next(BigInteger.Parse);
                sw.WriteLine($"{X} {Convert.ToInt32(MillerRabin.IsPrime(X))}");
            }
            //---------------------------------
        }

        static void Main()
        {
            var ss = new StreamScanner(new StreamReader(Console.OpenStandardInput()));
            var sw = new StreamWriter(Console.OpenStandardOutput()) {AutoFlush = false};
            new Program().Solve(ss, sw);
            sw.Flush();
        }
    }

    public static class MillerRabin
    {
        const int RandomTestCount = 30;

        static readonly BigInteger[] BasePrimes = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41,};
        static readonly BigInteger[] WitnessRanges =
        {
            2047,
            1373653,
            25326001,
            118670087467, //3215031751が例外
            2152302898747,
            3474749660383,
            341550071728321,
            341550071728321,
            3825123056546413051,
            3825123056546413051,
            3825123056546413051,
            BigInteger.Parse("318665857834031151167461"),
            BigInteger.Parse("3317044064679887385961981"),
        };

        public static bool IsPrime(BigInteger n)
        {
            if (n < 2 || n == 3215031751) return false;
            if (n < 42) return BasePrimes.Contains(n);
            if (BasePrimes.Any(p => n % p == 0)) return false;

            var d = n - 1;
            while ((d & 1) == 0) d >>= 1;

            for (var i = 0; i < BasePrimes.Length; i++)
            {
                if (!MillerRabinTest(n, d, BasePrimes[i])) return false;
                if (n < WitnessRanges[i]) return true;
            }

            //n > 3.3e24
            var random = new Random();
            for (var i = 0; i < RandomTestCount; i++)
            {
                if (!MillerRabinTest(n, d, random.Next(1, int.MaxValue))) return false;
            }
            return true;
        }

        static bool MillerRabinTest(BigInteger n, BigInteger d, BigInteger a)
        {
            a = BigInteger.ModPow(a, d, n);
            if (a == 1 || a == n - 1) return true;

            while ((d <<= 1) < n - 1)
            {
                a = a * a % n;
                if (a == n - 1) return true;
            }

            return false;
        }
    }

    public class StreamScanner
    {
        static readonly char[] Sep = {' '};
        readonly Queue<string> buffer = new Queue<string>();
        readonly TextReader textReader;

        public StreamScanner(TextReader textReader)
        {
            this.textReader = textReader;
        }

        public T Next<T>(Func<string, T> parser)
        {
            if (buffer.Count != 0) return parser(buffer.Dequeue());
            var nextStrings = textReader.ReadLine().Split(Sep, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
            foreach (var nextString in nextStrings) buffer.Enqueue(nextString);
            return Next(parser);
        }

        public T[] Next<T>(Func<string, T> parser, int x)
        {
            var ret = new T[x];
            for (var i = 0; i < x; ++i) ret[i] = Next(parser);
            return ret;
        }

        public T[][] Next<T>(Func<string, T> parser, int x, int y)
        {
            var ret = new T[y][];
            for (var i = 0; i < y; ++i) ret[i] = Next(parser, x);
            return ret;
        }
    }
}
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