#ifndef HIDDEN_IN_VISUAL_STUDIO // 無意味.折りたたむのが目的. // 警告の抑制 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // 使えるライブラリの読み込み #include #include // function using namespace std; // 型名の短縮 using ll = long long; // -2^63 ~ 2^63 = 9 * 10^18(int は -2^31 ~ 2^31 = 2 * 10^9) using pii = pair; using pll = pair; using pil = pair; using pli = pair; using vi = vector; using vvi = vector; using vvvi = vector; using vll = vector; using vvll = vector; using vvvll = vector; using vb = vector; using vvb = vector; using vc = vector; using vvc = vector; // 定数の定義 const double PI = 3.14159265359; // 円周率 const double DEG = PI / 180.0; // θ [deg] = θ * DEG [rad] const vi dx4 = { 1, 0, -1, 0 }; // 4 近傍(下,右,上,左) const vi dy4 = { 0, 1, 0, -1 }; const vi dx8 = { 1, 1, 0, -1, -1, -1, 0, 1 }; // 8 近傍 const vi dy8 = { 0, 1, 1, 1, 0, -1, -1, -1 }; const ll INFL = (ll)1e18; const int INF = (int)1e9; const double EPS = 1e-10; // 許容誤差に応じて調整 // 汎用マクロの定義 #define all(a) (a).begin(), (a).end() #define sz(x) ((int)(x).size()) #define rep(i, n) for(int i = 0, i##_len = int(n); i < i##_len; ++i) // 0 から n-1 まで昇順 #define repi(i, s, t) for(int i = int(s), i##_end = int(t); i <= i##_end; ++i) // s から t まで昇順 #define repir(i, s, t) for(int i = int(s), i##_end = int(t); i >= i##_end; --i) // s から t まで降順 #define repe(v, a) for(const auto& v : (a)) // a の全要素(変更不可能) #define repea(v, a) for(auto& v : (a)) // a の全要素(変更可能) #define repb(set, d) for(int set = 0; set < (1 << int(d)); ++set) // d ビット全探索(昇順) #define repbm(mid, set, d) for(int mid = set; mid < (1 << int(d)); mid = (mid + 1) | set) // set を含む部分集合の全探索(昇順) #define repbs(sub, set) for (int sub = set, bsub = 1; bsub > 0; bsub = sub, sub = (sub - 1) & set) // set の部分集合の全探索(降順) #define repbc(set, k, d) for (int set = (1 << k) - 1, lb, nx; set < (1 << n); lb = set & -set, nx = set + lb, set = (((set & ~nx) / lb) >> 1) | nx) // 大きさ k の部分集合の全探索 #define repp(a) sort(all(a)); for(bool a##_perm = true; a##_perm; a##_perm = next_permutation(all(a))) // a の順列全て(昇順) #define repit(it, a) for(auto it = (a).begin(); it != (a).end(); ++it) // イテレータを回す(昇順) #define repitr(it, a) for(auto it = (a).rbegin(); it != (a).rend(); ++it) // イテレータを回す(降順) #define Yes(b) if(b){cout << "Yes" << endl;}else{cout << "No" << endl;} // 汎用関数の定義 inline ll pow(ll n, int k) { ll v = 1; rep(i, k) v *= n; return v; } // 工夫が必要なほど k が大きかったらどうせオーバーフローするからこれでいい inline ll pow(int n, int k) { ll v = 1; rep(i, k) v *= n; return v; } template inline bool chmax(T& M, const T& x) { if (M < x) { M = x; return true; } return false; } // 最大値を更新(更新されたら true を返す) template inline bool chmin(T& m, const T& x) { if (m > x) { m = x; return true; } return false; } // 最小値を更新(更新されたら true を返す) // 入出力用の >>, << のオーバーロード template inline istream& operator>> (istream& is, pair& p) { is >> p.first >> p.second; return is; } // pair の入力用 template inline ostream& operator<< (ostream& os, const pair& p) { os << "(" << p.first << "," << p.second << ")"; return os; } // pair の出力用 template inline istream& operator>> (istream& is, tuple& t) { is >> get<0>(t) >> get<1>(t) >> get<2>(t); return is; } // tuple の入力用 template inline ostream& operator<< (ostream& os, const tuple& t) { os << "(" << get<0>(t) << "," << get<1>(t) << "," << get<2>(t) << ")"; return os; } // tuple の出力用 template inline istream& operator>> (istream& is, tuple& t) { is >> get<0>(t) >> get<1>(t) >> get<2>(t) >> get<3>(t); return is; } // tuple の入力用 template inline ostream& operator<< (ostream& os, const tuple& t) { os << "(" << get<0>(t) << "," << get<1>(t) << "," << get<2>(t) << "," << get<3>(t) << ")"; return os; } // tuple の出力用 template inline istream& operator>> (istream& is, vector& v) { rep(i, sz(v)) is >> v[i]; return is; } // vector の入力用 template inline ostream& operator<< (ostream& os, const vector& v) { rep(i, sz(v)) os << v[i] << " "; return os; } // vector の出力用 template inline ostream& operator<< (ostream& os, const set& s) { repe(x, s) os << x << " "; return os; } // set の出力用 // 手元環境(Visual Studio) #ifdef _MSC_VER #define popcount (int)__popcnt // 全ビットにおける 1 の個数 #define popcountll (int)__popcnt64 inline int ctz(unsigned int n) { unsigned long i; _BitScanForward(&i, n); return i; } // 下位ビットに並ぶ 0 の個数 ll gcd(ll a, ll b) { return b ? gcd(b, a % b) : a; } // 最大公約数 #define dump(x) cerr << "[DEBUG] " << endl << x << endl; // デバッグ出力用 #define dumpel(v) cerr << "[DEBUG]" << endl; for (const auto& x : v) {cout << x << endl;} // 提出用(GCC) #else #define popcount (int)__builtin_popcount #define popcountll (int)__builtin_popcountll #define ctz __builtin_ctz #define gcd __gcd #define dump(x) #define dumpel(v) #endif #endif // 無意味.折りたたむのが目的. //-----------------AtCoder 専用----------------- #include using namespace atcoder; // mint で使いたい法によってここを切り替える //using mint = modint1000000007; using mint = modint998244353; //using mint = modint; // mint::set_mod(10000); // mint の法の指定 istream& operator>> (istream& is, mint& x) { ll tmp; is >> tmp; x = tmp; return is; } // mint の入力用 ostream& operator<< (ostream& os, const mint& x) { os << x.val(); return os; } // mint の出力用 using vm = vector; using vvm = vector; using vvvm = vector; //---------------------------------------------- //【行列】 /* * 行列を表す構造体 * * Matrix(m, n) : O(m n) * m * n 零行列で初期化する. * * Matrix(n) : O(n^2) * n * n 単位行列で初期化する. * * Matrix(a) : O(m n) * 配列 a の要素で初期化する. * * A + B : O(m n) * m * n 行列 A, B の和を返す.+= も使用可. * * A - B : O(m n) * m * n 行列 A, B の差を返す.-= も使用可. * * c * A / A * c : O(m n) * m * n 行列 A とスカラー c のスカラー積を返す.*= も使用可. * * A * v : O(m n) * m * n 行列 A と n 次元列ベクトル v の積を返す. * * v * A : O(m n) * m 次元行ベクトル v と m * n 行列 A の積を返す. * * A * B : O(l m n) * l * m 行列 A と m * n 行列 B の積を返す. * * pow(d) : O(n^3 log d) * 自身を d 乗した行列を返す. */ template struct Matrix { int m, n; // 行列のサイズ(m 行 n 列) vector> v; // 行列の成分 // コンストラクタ(初期化なし) Matrix() {} // コンストラクタ(零行列で初期化) Matrix(const int& m_tmp, const int& n_tmp) : m(m_tmp), n(n_tmp), v(m_tmp, vector(n_tmp)) {} // コンストラクタ(単位行列で初期化) Matrix(const int& n_tmp) : m(n_tmp), n(n_tmp), v(n_tmp, vector(n_tmp)) { rep(i, n) { v[i][i] = 1; } } // コンストラクタ(二次元配列で初期化) Matrix(const vector>& a) : m(sz(a)), n(sz(a[0])), v(a) {} // コピーコンストラクタ Matrix(const Matrix& old) = default; // 代入 Matrix& operator=(const Matrix& other) = default; // 入力 friend istream& operator>>(istream& is, Matrix& mat) { rep(i, mat.m) { rep(j, mat.n) { is >> mat.v[i][j]; } } return is; } // 出力 friend ostream& operator<<(ostream& os, const Matrix& mat) { rep(i, mat.m) { rep(j, mat.n) { os << mat.v[i][j] << ' '; } os << endl; } return os; } // 比較 bool operator==(const Matrix& other) const { return m == other.m && n == other.n && v == other.v; } // 加算 Matrix operator+(const Matrix& other) const { Matrix res(m, n); rep(i, m) { rep(j, n) { res.v[i][j] = v[i][j] + other.v[i][j]; } } return res; } Matrix& operator+=(const Matrix& other) { rep(i, m) { rep(j, n) { v[i][j] += other.v[i][j]; } } return *this; } // 減算 Matrix operator-(const Matrix& other) const { Matrix res(m, n); rep(i, m) { rep(j, n) { res.v[i][j] = v[i][j] - other.v[i][j]; } } return res; } Matrix& operator-=(const Matrix& other) { rep(i, m) { rep(j, n) { v[i][j] -= other.v[i][j]; } } return *this; } // 右からのスカラー倍 Matrix operator*(const T& sc) const { Matrix res(m, n); rep(i, m) { rep(j, n) { res.v[i][j] = v[i][j] * sc; } } return res; } Matrix& operator*=(const T& sc) { rep(i, m) { rep(j, n) { v[i][j] *= sc; } } return *this; } // 行列ベクトル積 : O(m n) vector operator*(const vector& vec) const { vector res(m); rep(i, m) { rep(j, n) { res[i] += v[i][j] * vec[j]; } } return res; } // 積:O(n^3) Matrix operator*(const Matrix& other) const { Matrix res(m, other.n); rep(i, res.m) { rep(j, res.n) { rep(k, n) { res.v[i][j] += v[i][k] * other.v[k][j]; } } } return res; } Matrix& operator*=(const Matrix& other) { *this = *this * other; return *this; } // 累乗:O(n^3 log d) Matrix pow(ll d) const { Matrix res(n), pow2 = *this; while (d > 0) { if ((d & 1) != 0) { res *= pow2; } pow2 *= pow2; d /= 2; } return res; } }; // 左からのスカラー倍 : O(m n) template inline Matrix operator*(const T& sc, Matrix& mat) { return mat * sc; } // ベクトル行列積 : O(m n) template inline vector operator*(const vector& vec, Matrix& mat) { int m = mat.m; int n = mat.n; vector res(n); rep(i, m) { rep(j, n) { res[j] += vec[i] * mat.v[i][j]; } } return res; } //【逆行列】O(n^3) /* * 正方行列 mat の逆行列が存在すればそれを mat_inv に格納する. * また存在する場合は true,存在しない場合は false を返す. */ template bool inverse_matrix(Matrix& mat, Matrix& mat_inv) { int m = mat.m; // 元の行列 mat と単位行列を繋げた拡大行列を作る. Matrix aug(m, 2 * m); rep(i, m) { rep(j, m) { aug.v[i][j] = mat.v[i][j]; aug.v[i][m + j] = (i == j ? T(1) : T(0)); } } int n = 2 * m; auto& v = aug.v; // 拡大行列に対して行基本変形を行い,左側を単位行列にすることを目指す. // 直前に見つけたピボットの位置 int pi = -1, pj = -1; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. int i = 0, j = 0; while (i < m && j < n) { // 同じ列の下方の行から非 0 成分を見つける. int k = i; while (k < m && v[k][j] == 0) { k++; } // 見つからなかったら注目位置を右に移す. if (k == m) { j++; continue; } // 見つかったら i 行目とその行を入れ替える. pi = i; pj = j; swap(v[i], v[k]); // v[i][j] が 1 になるよう行全体を v[i][j] で割る T div = v[i][j]; repi(t, j, n - 1) { v[i][t] /= div; } // v[i][j] と同じ列の成分が全て 0 になるよう i 行目を定数倍して減じる. rep(k, m) { // i 行目だけは引かない. if (k == i) { continue; } T mul = v[k][j]; repi(t, j, n - 1) { v[k][t] -= v[i][t] * mul; } } // 注目位置を右下に移す. i++; j++; } // mat が単位行列になっていれば,最後に発見したピボットの位置は (n-1, n-1). // そうなっていなければ mat は正則ではないので false を返す. if (pi != m - 1 || pj != m - 1) { return false; } // 拡大行列の右半分が mat の逆行列なのでコピーする. mat_inv = Matrix(m, m); rep(i, m) { rep(j, m) { mat_inv.v[i][j] = aug.v[i][m + j]; } } return true; } //【離散対数問題/baby-step giant-step】O(√mod) /* * a^x = b の解 x >= 0 を 1 つ返す.(なければ -1) * *(平方分割) */ int log(const mint& a, mint b) { // 参考:https://tjkendev.github.io/procon-library/python/math/baby-step-giant-step.html //【方法】 // m = ceil(√mod),r = a^(-m) とおく. // // まず 0 <= x < m の範囲の x について a^x を計算した集合 S を得る. // S の中に b に一致するものがあればそれでよい. // なかった場合は x >= m であることが確定する. // // 次に解くべき方程式 // a^x = b // の両辺に r を掛けて // a^(x-m) = b r // とする. // もし S の中に b r に一致するものがあれば,そこから x-m が分かり, // その結果に m を加えたものが求める x の値である. // なかった場合は x >= 2 m であることが確定する. // // a^(mod - 1) = 1 なので,同様のステップは高々 m 回で終了する. // 各回の S へのアクセスが O(1) で行えるなら,全体計算量は O(m) である. int m = (int)ceil(sqrt(mint::mod())); // a = 0 の場合の例外処理 if (a == 0) { if (b == 0) { return 1; } else { return -1; } } // loga[a^i] = i を計算しておく. unordered_map loga = { {1, 0} }; mint p = 1; repi(i, 1, m - 1) { p *= a; loga[p.val()] = i; } // r = a^(-m) mint r = a.pow(m).inv(); // 方程式の両辺に r = a^(-m) を掛けながら解を探していく. rep(i, m) { if (loga.count(b.val())) { return m * i + loga[b.val()]; } b *= r; } // 見つからなかったら -1 を返す. return -1; } //【約数列挙】O(√n) /* * n の約数全てをリスト divs に格納する.(ソートはされていない) */ void divisors(ll n, vll& divs) { divs.clear(); if (n == 1) { divs.push_back(1); return; } ll i; for (i = 1; i * i < n; i++) { if (n % i == 0) { divs.push_back(i); divs.push_back(n / i); } } if (i * i == n) { divs.push_back(i); } } //【位数】O(√mod) /* * a^x = 1 となる最小の自然数 x を返す.(なければ -1) * * 利用:【約数列挙】 */ int ord(const mint& a) { const int p = mint::mod(); // p - 1 の約数が位数の候補となる. vll divs; divisors(p - 1, divs); // p - 1 の約数を昇順に調べていく. sort(all(divs)); repe(d, divs) { if (a.pow(d) == 1) { return (int)d; } } return -1; } int main() { cout << fixed << setprecision(15); // 小数点以下の桁数の指定 mint a, b, p, q; cin >> a >> b >> p >> q; if (a == 0 && b == 0) { cout << 123456789 << endl; return 0; } if (b == 0) { ll res = log(a, p); if (res <= 1) { res += ord(a); } cout << res << endl; return 0; } ll m = 100000; Matrix mat({ {a, -b}, {1, 0} }); vm v({ a, 2 }); map loga; loga[{ v[0].val(), v[1].val() }] = 0; repi(i, 1, m - 1) { v = mat * v; loga[{ v[0].val(), v[1].val() }] = i; } Matrix mat_inv; inverse_matrix(mat, mat_inv); auto r = mat_inv.pow(m); vm u({ p, q }); rep(i, m) { if (loga.count({ u[0].val(), u[1].val() })) { cout << m * i + loga[{ u[0].val(), u[1].val() }] + 1 << endl; return 0; } u = r * u; } cout << mat.pow(2200097677 - 1) * vm({ a, 2 }) << endl; }