#711822 (C) No.3030 ミラー・ラビン素数判定法のテスト

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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	nonamae
提出日時	2021-10-30 01:34:16
言語	C (gcc 12.3.0)
結果	WA
実行時間	-
コード長	10,722 bytes
コンパイル時間	922 ms
コンパイル使用メモリ	47,088 KB
実行使用メモリ	6,944 KB
最終ジャッジ日時	2024-04-16 16:06:44
合計ジャッジ時間	1,794 ms
ジャッジサーバーID （参考情報）	judge1 / judge4
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入力	結果	実行時間実行使用メモリ
testcase_00	AC	1 ms 5,248 KB
testcase_01	AC	1 ms 5,376 KB
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testcase_04	WA	-
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ソースコード

raw source code
#pragma region opt
#pragma GCC target("avx2")
#pragma GCC optimize("O3")
#pragma endregion opt

#pragma region header
#define _GNU_SOURCE
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <limits.h>
#include <math.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#pragma endregion header

#pragma region type
/* signed integer */
typedef   int8_t      i8;
typedef   int16_t     i16;
typedef   int32_t     i32;
typedef   int64_t     i64;
typedef __int128_t    i128;
/* unsigned integer */
typedef   uint8_t     u8;
typedef   uint16_t    u16;
typedef   uint32_t    u32;
typedef   uint64_t    u64;
typedef __uint128_t   u128;
/* floating point number */
typedef   float       f32;
typedef   double      f64;
typedef   long double f80;
#pragma endregion type

#pragma region macro
#define MIN(a, b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
#define MAX(a, b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
#define SWAP(a, b) (((a) ^= (b)), ((b) ^= (a)), ((a) ^= (b)))
#define POPCNT32(a) __builtin_popcount((a))
#define POPCNT64(a) __builtin_popcountll((a))
#define CTZ32(a) __builtin_ctz((a))
#define CLZ32(a) __builtin_clz((a))
#define CTZ64(a) __builtin_ctzll((a))
#define CLZ64(a) __builtin_clzll((a))
#define HAS_SINGLE_BIT32(a) (__builtin_popcount((a)) == (1))
#define HAS_SINGLE_BIT64(a) (__builtin_popcountll((a)) == (1))
#define MSB32(a) ((31) - __builtin_clz((a)))
#define MSB64(a) ((63) - __builtin_clzll((a)))
#define BIT_WIDTH32(a) ((a) ? ((32) - __builtin_clz((a))) : (0))
#define BIT_WIDTH64(a) ((a) ? ((64) - __builtin_clzll((a))) : (0))
#define LSBit(a) ((a) & (-(a)))
#define CLSBit(a) ((a) & ((a) - (1)))
#define BIT_CEIL32(a) ((!(a)) ? (1) : ((POPCNT32(a)) == (1) ? ((1u) << ((31) - CLZ32((a)))) : ((1u) << ((32) - CLZ32(a)))))
#define BIT_CEIL64(a) ((!(a)) ? (1) : ((POPCNT64(a)) == (1) ? ((1ull) << ((63) - CLZ64((a)))) : ((1ull) << ((64) - CLZ64(a)))))
#define BIT_FLOOR32(a) ((!(a)) ? (0) : ((1u) << ((31) - CLZ32((a)))))
#define BIT_FLOOR64(a) ((!(a)) ? (0) : ((1ull) << ((63) - CLZ64((a)))))
#define _ROTL32(x, s) (((x) << ((s) % (32))) | (((x) >> ((32) - ((s) % (32))))))
#define _ROTR32(x, s) (((x) >> ((s) % (32))) | (((x) << ((32) - ((s) % (32))))))
#define ROTL32(x, s) (((s) == (0)) ? (x) : ((((i64)(s)) < (0)) ? (_ROTR32((x), -(s))) : (_ROTL32((x), (s)))))
#define ROTR32(x, s) (((s) == (0)) ? (x) : ((((i64)(s)) < (0)) ? (_ROTL32((x), -(s))) : (_ROTR32((x), (s)))))
#define _ROTL64(x, s) (((x) << ((s) % (64))) | (((x) >> ((64) - ((s) % (64))))))
#define _ROTR64(x, s) (((x) >> ((s) % (64))) | (((x) << ((64) - ((s) % (64))))))
#define ROTL64(x, s) (((s) == (0)) ? (x) : ((((i128)(s)) < (0)) ? (_ROTR64((x), -(s))) : (_ROTL64((x), (s)))))
#define ROTR64(x, s) (((s) == (0)) ? (x) : ((((i128)(s)) < (0)) ? (_ROTL64((x), -(s))) : (_ROTR64((x), (s)))))
#pragma endregion macro

#pragma region io
int read_int(void) {
  // -2147483648 ～ 2147483647 (> 10 ^ 9)
  int c, x = 0, f = 1;
  while (c = getchar_unlocked(), c < 48 || c > 57) if (c == 45) f = -f;
  while (47 < c && c < 58) {
    x = x * 10 + c - 48;
    c = getchar_unlocked();
  }
  return f * x;
}
i32 in_i32(void) {
  // -2147483648 ～ 2147483647 (> 10 ^ 9)
  i32 c, x = 0, f = 1;
  while (c = getchar_unlocked(), c < 48 || c > 57) if (c == 45) f = -f;
  while (47 < c && c < 58) {
    x = x * 10 + c - 48;
    c = getchar_unlocked();
  }
  return f * x;
}
u32 in_u32(void) {
  // 0 ～ 4294967295 (> 10 ^ 9)
  u32 c, x = 0;
  while (c = getchar_unlocked(), c < 48 || c > 57);
  while (47 < c && c < 58) {
    x = x * 10 + c - 48;
    c = getchar_unlocked();
  }
  return x;
}
i64 in_i64(void) {
  // -9223372036854775808 ～ 9223372036854775807 (> 10 ^ 18)
  i64 c, x = 0, f = 1;
  while (c = getchar_unlocked(), c < 48 || c > 57) if (c == 45) f = -f;
  while (47 < c && c < 58) {
    x = x * 10 + c - 48;
    c = getchar_unlocked();
  }
  return f * x;
}
u64 in_u64(void) {
  // 0 ～ 18446744073709551615 (> 10 ^ 19)
  u64 c, x = 0;
  while (c = getchar_unlocked(), c < 48 || c > 57);
  while (47 < c && c < 58) {
    x = x * 10 + c - 48;
    c = getchar_unlocked();
  }
  return x;
}
static inline void write_int_inner(int x) {
  if (x >= 10) write_int_inner(x / 10);
  putchar_unlocked(x - x / 10 * 10 + 48);
}
void write_int(int x) {
  if (x < 0) {
    putchar_unlocked('-');
    x = -x;
  }
  write_int_inner(x);
}
static inline void out_i32_inner(i32 x) {
  if (x >= 10) out_i32_inner(x / 10);
  putchar_unlocked(x - x / 10 * 10 + 48);
}
void out_i32(i32 x) {
  if (x < 0) {
    putchar_unlocked('-');
    x = -x;
  }
  out_i32_inner(x);
}
void out_u32(u32 x) {
  if (x >= 10) out_u32(x / 10);
  putchar_unlocked(x - x / 10 * 10 + 48);
}
static inline void out_i64_inner(i64 x) {
  if (x >= 10) out_i64_inner(x / 10);
  putchar_unlocked(x - x / 10 * 10 + 48);
}
void out_i64(i64 x) {
  if (x < 0) {
    putchar_unlocked('-');
    x = -x;
  }
  out_i64_inner(x);
}
void out_u64(u64 x) {
  if (x >= 10) out_u64(x / 10);
  putchar_unlocked(x - x / 10 * 10 + 48);
}
void NL(void) { putchar_unlocked('\n'); }
void SP(void) { putchar_unlocked(' '); }
void write_int_array(int *a, int a_len) {
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    if (i) SP();
    write_int(a[i]);
  }
  NL();
}
void out_i32_array(i32 *a, int a_len) {
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    if (i) SP();
    out_i32(a[i]);
  }
  NL();
}
void out_u32_array(u32 *a, int a_len) {
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    if (i) SP();
    out_u32(a[i]);
  }
  NL();
}
void out_i64_array(i64 *a, int a_len) {
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    if (i) SP();
    out_i64(a[i]);
  }
  NL();
}
void out_u64_array(u64 *a, int a_len) {
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    if (i) SP();
    out_u64(a[i]);
  }
  NL();
}
#pragma endregion io

#pragma region m32
typedef uint32_t m32;
static inline m32 get_n2_m32(u32 mod) { return (-(u64)mod) % mod; }
static inline m32 get_r_m32(u32 mod) {
  u32 ret = mod;
  for (int i = 0; i < 4; ++i) ret *= 2 - mod * ret;
  return ret;
}
static inline m32 reduce_m32(u64 b, m32 r, u32 mod) {
  return (b + (u64)((u32)b * (u32)(-r)) * mod) >> 32;
}
static inline m32 to_m32(i64 b, m32 n2, m32 r, u32 mod) {
  return reduce_m32((u64)(b % mod + mod) * n2, r, mod);
}
static inline u32 from_m32(m32 a, m32 r, u32 mod) {
  u32 ret = reduce_m32((u64)a, r, mod);
  return ret >= mod ? ret - mod : ret;
}
static inline m32 add_m32(m32 a, m32 b, u32 mod) {
  m32 ret = a;
  if ((i32)(ret += b - 2 * mod) < 0) ret += 2 * mod;
  return ret;
}
static inline m32 sub_m32(m32 a, m32 b, u32 mod) {
  m32 ret = a;
  if ((i32)(ret -= b) < 0) ret += 2 * mod;
  return ret;
}
static inline m32 min_m32(m32 a, u32 mod) {
  return sub_m32(0, a, mod);
}
static inline m32 mul_m32(m32 a, m32 b, m32 r, u32 mod) {
  m32 ret = reduce_m32((u64)a * b, r, mod);
  return ret;
}
static inline m32 pow_m32(m32 a, u64 n, m32 n2, m32 r, u32 mod) {
  m32 ret = to_m32(1, n2, r, mod);
  m32 mul = a;
  while (n > 0) {
    if (n & 1) ret = mul_m32(ret, mul, r, mod);
    mul = mul_m32(mul, mul, r, mod);
    n >>= 1;
  }
  return ret;
}
static inline m32 recip_m32(m32 a, m32 n2, m32 r, u32 mod) {
  return pow_m32(a, mod - 2, n2, r, mod);
}
static inline m32 div_m32(m32 a, m32 b, m32 n2, m32 r, u32 mod) {
  return mul_m32(a, recip_m32(b, n2, r, mod), r, mod);
}
m32 in_m32(m32 n2, m32 r, u32 mod) {
  u32 ret = in_u32();
  return to_m32((i64)ret, n2, r, mod);
}
void out_m32(m32 a, m32 r, u32 mod) {
  u32 ret = from_m32(a, r, mod);
  out_u32(ret);
}
#pragma endregion m32

#pragma region m64
typedef uint64_t m64;
static inline m64 get_n2_m64(u64 mod) { return (-(u128)mod) % mod; }
static inline m64 get_r_m64(u64 mod) {
  u64 ret = mod;
  for (int i = 0; i < 5; ++i) ret *= 2 - mod * ret;
  return ret;
}
static inline m64 reduce_m64(u128 b, m64 r, u64 mod) {
  return (b + (u128)((u64)b * (u64)(-r)) * mod) >> 64;
}
static inline m64 to_m64(i128 b, m64 n2, m64 r, u64 mod) {
  return reduce_m64(((u128)b % mod + mod) * n2, r, mod);
}
static inline u64 from_m64(m64 a, m64 r, u64 mod) {
  u64 ret = reduce_m64((u128)a, r, mod);
  return ret >= mod ? ret - mod : ret;
}
static inline m64 add_m64(m64 a, m64 b, u64 mod) {
  m64 ret = a;
  if ((i64)(ret += b - 2 * mod) < 0) ret += 2 * mod;
  return ret;
}
static inline m64 sub_m64(m64 a, m64 b, u64 mod) {
  m64 ret = a;
  if ((i64)(ret -= b) < 0) ret += 2 * mod;
  return ret;
}
static inline m64 min_m64(m64 a, u64 mod) {
  return sub_m64(0, a, mod);
}
static inline m64 mul_m64(m64 a, m64 b, m64 r, u64 mod) {
  m64 ret = reduce_m64((u128)a * b, r, mod);
  return ret;
}
static inline m64 pow_m64(m64 a, u64 n, m64 n2, m64 r, u64 mod) {
  m64 ret = to_m64(1, n2, r, mod);
  m64 mul = a;
  while (n > 0) {
    if (n & 1) ret = mul_m64(ret, mul, r, mod);
    mul = mul_m64(mul, mul, r, mod);
    n >>= 1;
  }
  return ret;
}
static inline m64 recip_m64(m64 a, m64 n2, m64 r, u64 mod) {
  return pow_m64(a, mod - 2, n2, r, mod);
}
static inline m64 div_m64(m64 a, m64 b, m64 n2, m64 r, u64 mod) {
  return mul_m64(a, recip_m64(b, n2, r, mod), r, mod);
}
m64 in_m64(m64 n2, m64 r, u64 mod) {
  u64 ret = in_u64();
  return to_m64((i128)ret, n2, r, mod);
}
void out_m64(m64 a, m64 r, u64 mod) {
  u64 ret = from_m64(a, r, mod);
  out_u64(ret);
}
#pragma endregion m64

#pragma region miller_rabin_primary_test
bool is_prime32(u32 n) {
  u32 m = n - 1;
  m32 n2 = get_n2_m32(n);
  m32 r = get_r_m32(n);
  m32 one = -1u % n + 1u;;
  m32 rev = to_m32(m, n2, r, n);
  u32 d = m >> CTZ32(m);
  u32 base[] = { 2u, 7u, 61u };
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    if (n <= base[i]) break;
    u32 t = d;
    m32 y = pow_m32(to_m32(base[i], n2, r, n), t, n2, r, n);
    while (t != m && y != one && y != rev) {
      y = mul_m32(y, y, r, n);
      t <<= 1;
    }
    if (y != rev && (!(t & 1))) return false;
  }
  return true;
}
bool is_prime64(u64 n) {
  u64 m = n - 1;
  m64 n2 = get_n2_m64(n);
  m64 r = get_r_m64(n);
  m64 one = (u64)-1ull % n + 1;;
  m64 rev = to_m64(m, n2, r, n);
  u64 d = m >> CTZ64(m);
  u64 base[] = { 2ul, 325ul, 9375ul, 28178ul, 450775ul, 9780504ul, 1795265022ul };
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
    if (n <= base[i]) break;
    u64 t = d;
    m64 y = pow_m64(to_m64(base[i], n2, r, n), t, n2, r, n);
    while (t != m && y != one && y != rev) {
      y = mul_m64(y, y, r, n);
      t <<= 1;
    }
    if (y != rev && (!(t & 1))) return false;
  }
  return true;
}
bool is_prime(u64 n) {
  if (n <= 3ul) return n == 2ul || n == 3ul;
  if (!(n & 1)) return false;
  if (n < (1ull << 30)) return is_prime32((u32)n);
  return is_prime64(n);
}
#pragma endregion miller_rabin_primary_test

void Main(void) {
  int n = read_int();
  while (n--) {
    u64 x = in_u64();
    out_u64(x);
    SP();
    write_int(is_prime(x));
    NL();
  }
}

int main(void) {
  Main();
  return 0;
}
yukicoder

結果

テストケース

ソースコード
