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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 AC2KAC2K
提出日時 2023-03-31 22:18:40
言語 C++23
(gcc 12.3.0 + boost 1.83.0)
結果
AC  
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ソースコード

diff # 

#line 1 "test/yuki/No-3030.test.cpp"
#define PROBLEM "https://yukicoder.me/problems/no/3030"
#line 2 "template.hpp"
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define rep(i, N)  for(int i=0;i<(N);i++)
#define all(x) (x).begin(),(x).end()
#define popcount(x) __builtin_popcount(x)
using i128=__int128_t;
using ll = long long;
using ld = long double;
using graph = vector<vector<int>>;
using P = pair<int, int>;
constexpr int inf = 1e9;
constexpr ll infl = 1e18;
constexpr ld eps = 1e-6;
const long double pi = acos(-1);
constexpr uint64_t MOD = 1e9 + 7;
constexpr uint64_t MOD2 = 998244353;
constexpr int dx[] = { 1,0,-1,0 };
constexpr int dy[] = { 0,1,0,-1 };
template<class T>static constexpr inline void chmax(T&x,T y){if(x<y)x=y;}
template<class T>static constexpr inline void chmin(T&x,T y){if(x>y)x=y;}
#line 2 "math/barrett.hpp"
namespace internal {
	///@brief barrett reduction
	class barrett {
		using u32 = uint32_t;
		using u64 = uint64_t;

		u32 m;
		u64 im;
	public:
		explicit barrett() = default;
		explicit barrett(const u32& m_) :m(m_), im((u64)(-1) / m_ + 1) {}

		u32 get_mod() const { return m; }
		u32 mul(u32 a, u32 b) {
			if (a == 0 || b == 0) {
				return 0;
			}
			u64 z = a;
			z *= b;
#ifdef _MSC_VER
			u64 x;

			_umul128(z, im, &x);
#else
			u64 x = (u64)(((__uint128_t)(z)*im) >> 64);
#endif

			u32 v = (u32)(z - x * m);

			if (v >= m)v += m;
			return v;
		}
	};
}
#line 1 "math/montgomery.hpp"
namespace internal {
    using u32 = uint32_t;
    using u64 = uint64_t;
    using i32 = int32_t;
    using i64 = int64_t;
    using u128 = __uint128_t;
    using i128 = __int128_t;
    /// @brief MontgomeryReduction
    template<typename T,typename LargeT>
    class MontgomeryReduction64 {

        static constexpr int lg = numeric_limits<T>::digits;
        T mod, r, r2, minv;
        T calc_inv() {
            T t = 0, res = 0;
            for (int i = 0; i < lg; i++) {
                if (~t & 1) {
                    t += mod;
                    res += static_cast<T>(1) << i;
                }
                t >>= 1;
            }
            return res;
        }


    public:
        MontgomeryReduction64() = default;
        constexpr T get_mod() { return mod; }
        constexpr int get_lg() { return lg; }


        void set_mod(const T& m) {
            assert(m > 0);
            assert(m & 1);

            mod = m;

            r = (-static_cast<T>(mod)) % mod;
            r2 = (-static_cast<LargeT>(mod)) % mod;
            minv = calc_inv();
        }


        T reduce(LargeT x) const {
            u64 res = (x + static_cast<LargeT>(static_cast<T>(x) * minv) * mod) >> lg;

            if (res >= mod)res -= mod;
            return res;
        }

        T generate(LargeT x) {
            return reduce(x * r2);
        }

        T mult(T x, T y) {
            return reduce(static_cast<LargeT>(x) * y);
        }
    };
};
#line 4 "math/dynamic_modint.hpp"
class dynamic_modint32 {
	using u32 = uint32_t;
	using u64 = uint64_t;

	using i32 = int32_t;
	using i64 = int64_t;
	using br = internal::barrett;

	static br brt;
	static u32 mod;
	u32 v;	//value
public:
	static void set_mod(const u32& mod_) {
		brt = br(mod_);
		mod = mod_;
	}
private:
	u32 normalize(const i64& x) const {
		i32 m = x % mod;
		if (m < 0) {
			m += mod;
		}
		return m;
	}
public:
	dynamic_modint32() :v(0) { assert(mod); }	//modが決定済みである必要がある
	dynamic_modint32(const i64& v_) :v(normalize(v_)) { assert(mod); }	

	u32 val() const { return v; }
    static u32 get_mod() { return mod; }
    using mint = dynamic_modint32;

	//operators
	mint& operator=(const i64& r) {
		v = normalize(r); 
		return (*this);
	}
	mint& operator+=(const mint& r) {
		v += r.v;
		if (v >= mod) {
			v -= mod;
		}
		return (*this);
	}
	mint& operator-=(const mint&r) {
		v += mod - r.v;
		if (v >= mod) {
			v -= mod;
		}

		return (*this);
	}
	mint& operator*=(const mint& r) {
		v = brt.mul(v, r.v);
		return (*this);
	}

	mint operator+(const mint& r) const { return mint(*this) += r; }
	mint operator-(const mint& r) const { return mint(*this) -= r; }
	mint operator*(const mint& r) const { return mint(*this) *= r; }



	mint& operator+= (const i64& r) { return (*this) += mint(r); }
	mint& operator-= (const i64& r) { return (*this) -= mint(r); }
	mint& operator*= (const i64& r) { return (*this) *= mint(r); }

	friend mint operator+(const i64& l, const mint& r) { return mint(l) += r; }
	friend mint operator+(const mint& l, const i64& r) { return mint(l) += r; }
	friend mint operator-(const i64& l, const mint& r) { return mint(l) -= r; }
	friend mint operator-(const mint& l, const i64& r) { return mint(l) -= r; }
	friend mint operator*(const i64& l, const mint& r) { return mint(l) *= r; }
	friend mint operator*(const mint& l, const i64& r) { return mint(l) += r; }


	friend ostream& operator<<(ostream& os, const mint& mt) {
		os << mt.val();
		return os;
	}
	friend istream& operator>>(istream& is, mint& mt) {
		i64 v_;
		is >> v_;
		mt = v_;
		return is;
	}
	mint pow(u64 e) const {
		mint res(1), base(*this);

		while (e) {
			if (e & 1) {
				res *= base;
			}
			e >>= 1;
			base *= base;
		}
		return res;
	}
	mint inv() const {
		return pow(mod - 2);
	}

	mint& operator/=(const mint& r) { return (*this) *= r.inv(); }
	mint operator/(const mint& r) const { return mint(*this) *= r.inv(); }
	mint& operator/=(const i64& r) { return (*this) /= mint(r); }
	friend mint operator/(const mint& l, const i64& r) { return mint(l) /= r; }
	friend mint operator/(const i64& l, const mint& r) { return mint(l) /= r; }
};
typename dynamic_modint32::u32 dynamic_modint32::mod;
typename dynamic_modint32::br dynamic_modint32::brt;


/// @brief dynamic_modint(64bit)
/// @tparam T 型(64bit,32bitなど)
/// @tparam LargeT 積が収まってくれる型
/// @note T,LargeTのいずれもunsignedで渡す
template <typename T = uint32_t, typename LargeT = uint64_t>
 class dynamic_modint {
        static T mod;
        static internal::MontgomeryReduction64<T, LargeT> mr;

      public:
        static void set_mod(const T& mod_) {
                mr.set_mod(mod_);
                mod = mod_;
        }

        static T get_mod() { return mod; }

      private:
        T v;  // モンゴメリのほうで保持する
      public:
        dynamic_modint(const T& v_ = 0) {
                assert(mod);
                v = mr.generate(v_);
        }
        T val() const { return mr.reduce(v); }

        using mint = dynamic_modint<T, LargeT>;
        mint& operator+=(const mint& r) {
                v += r.v;
                if (v >= mr.get_mod()) {
                        v -= mr.get_mod();
                }

                return (*this);
        }

        mint& operator-=(const mint& r) {
                v += mr.get_mod() - r.v;
                if (v >= mr.get_mod) {
                        v -= mr.get_mod();
                }

                return (*this);
        }

        mint& operator*=(const mint& r) {
                v = mr.mult(v, r.v);
                return (*this);
        }

        mint operator+(const mint& r) { return mint(*this) += r; }
        mint operator-(const mint& r) { return mint(*this) -= r; }
        mint operator*(const mint& r) { return mint(*this) *= r; }

        mint& operator=(const T& v_) {
                (*this) = mint(v_);
                return (*this);
        }

        friend ostream& operator<<(ostream& os, const mint& mt) {
                os << mt.val();
                return os;
        }
        friend istream& operator>>(istream& is, mint& mt) {
                T v_;
                is >> v_;
                mt = v_;
                return is;
        }
        template <typename P> mint pow(P e) const {
                assert(e >= 0);
                mint res(1), base(*this);

                while (e) {
                        if (e & 1) {
                                res *= base;
                        }
                        e >>= 1;
                        base *= base;
                }
                return res;
        }
        mint inv() const { return pow(mod - 2); }

        mint& operator/=(const mint& r) { return (*this) *= r.inv(); }
        mint operator/(const mint& r) const { return mint(*this) *= r.inv(); }
        mint& operator/=(const T& r) { return (*this) /= mint(r); }
        friend mint operator/(const mint& l, const T& r) {
                return mint(l) /= r;
        }
        friend mint operator/(const T& l, const mint& r) {
                return mint(l) /= r;
        }
};
template<typename T, typename LargeT>T dynamic_modint<T, LargeT>::mod;
template<typename T,typename LargeT>internal::MontgomeryReduction64<T,LargeT> dynamic_modint<T,LargeT>::mr;



///@brief dynamic modint(動的modint)
///@docs docs/math/dynamic_modint.md
#line 3 "math/miller.hpp"
namespace prime {
    namespace miller {
        using i128 = __int128_t;
        using u128 = __uint128_t;
        using u64 = uint64_t;
        using u32 = uint32_t;

        template<typename mint>
        bool inline miller_rabin(u64 n, const u64 bases[], int length) {
            u64 d = n - 1;

            while (~d & 1) {
                d >>= 1;
            }

            u64 rev = n - 1;
            if (mint::get_mod() != n) {
                mint::set_mod(n);
            }
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                u64 a = bases[i];

                if (n <= a) {
                    return true;
                }
                u64 t = d;
                mint y = mint(a).pow(t);
                while (t != n - 1 && y.val() != 1 && y.val() != rev) {
                    y *= y;
                    t <<= 1;
                }

                if (y.val() != rev && (~t & 1))return false;
            }
            return true;
        }


        constexpr u64 bases_int[3] = { 2, 7, 61 };  // intだと、2,7,61で十分
        constexpr u64 bases_ll[7] = { 2, 325, 9375, 28178, 450775, 9780504, 1795265022 };
        constexpr bool inline is_prime(u64 n) {
            if (n < 2) {
                return false;
            }
            else if (n == 2) {
                return true;
            }
            else if (~n & 1) {
                return false;
            }
            if (n < (1ul << 31)) {
                return miller_rabin<dynamic_modint<u32,u64>>(n, bases_int, 3);
            }
            else {
                return miller_rabin<dynamic_modint<u64,u128>>(n, bases_ll, 7);
            }
        }
    };
};
///@brief MillerRabinの素数判定
///@brief MillerRabinの素数判定
#line 4 "test/yuki/No-3030.test.cpp"
int main(){
    int n;
    scanf("%d", &n);
    for (int i = 0; i < n; i++){
        uint64_t xi;
        scanf("%lld", &xi);
        printf("%lld ", xi);
        if (prime::miller::is_prime(xi)) {
            puts("1");
        } else {
            puts("0");
        }
    }
}
0