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牛客程式設計巔峰賽S1第12場 王者C-橢圓曲線(快速乘的運用)

題目連結:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/6916/C
CSDN食用連結:

題目描述
橢圓曲線加密演算法是在橢圓曲線有限域上進行加密的演算法,一般的橢圓曲線為\(E_{p}(a,b): y^2=x^3+ax+b\),其中p為質數。
橢圓曲線上的點的運算滿足以下規則:
1.曲線上A、B不同兩點相加,過A、B兩點畫一條直線,找到直線與橢圓曲線的交點,交點關於x軸對稱位置的點,定義為A+B,即為加法。如下圖所示:A + B = C

2.相同點A與A相加,過A點做切線,與橢圓曲線的交點,交點關於x軸對稱位置的點,定義為A + A,即2A,即為二倍運算。

\(E_{p}(a,b): y^2=x^3+ax+b\)

\(P(x_1,x_2),Q(x_2,y_2),R(x_3,y_3)\),其中R=P+Q,有
\(x_3\equiv k^2-x_1-x_2\: (mod\: p)\)
\(y_3\equiv k(x_1-x_3)-y_1\: (mod\: p)\)
若P=Q,則\(k=\frac{3x_1^2+a}{2y_1}\: (mod\: p)\)
\(P\neq Q\),則\(k=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\: (mod\: p)\)
現有\(E_p(1,1)\),其中p=1000000007,牛牛得到了點\(P(x_1,y_1)\),你能告訴她\(\ nP\)是多少嗎。

輸入
(0,1),3

輸出
(72,611)

備註:
\(0\leq x_1,y_1\leq 10^9\)\(1\leq n\leq 10^9\)

題目的意思是讓你求\(P+P+P+P+...+P\)的值,而這些運算可以通過上面的公式得到,只不過有點傷人的是,n的範圍在\(1e9\),所以我們不能直接暴力地一個一個加,那麼我們可以想到快速乘(實際上本質是個加法運算),這個東西就很方便了。。。只不過它滿不滿足快速乘就不太清楚了,只不過可以衝一波。然後就愉快地發現。。。A了。

以下是AC程式碼:

/**
 * struct Point {
 *	int x;
 *	int y;
 * };
 */
typedef long long ll;
const int mod=1e9+7;

class Solution {
public:
    /**
     * 
     * @param P Point類 
     * @param n int整型 
     * @return Point類
     */
    ll qpow(ll a,ll b){
        ll ans=1;
        a%=mod;
        while (b){
            if (b&1) ans=ans*a%mod;
            a=a*a%mod;
            b>>=1;
        }
        return ans;
    }
    
    ll pw(ll x) {return x*x%mod;}
    
    Point Plus(Point a,Point b)
    {
        ll x1=a.x,x2=b.x,y1=a.y,y2=b.y;
        if (x1==x2 && y1==y2){
            ll k=(3LL*pw(x1)+1)%mod*qpow(2LL*y1,mod-2)%mod;
            int x3=(pw(k)-((x1+x2)%mod)+mod)%mod;
            int y3=(k*(x1-x3+mod)%mod-y1+mod)%mod;
            return Point{x3,y3};
        }
        else {
            ll k=(y2-y1+mod)%mod*qpow((x2-x1+mod),mod-2)%mod;
            int x3=(pw(k)-((x1+x2)%mod)+mod)%mod;
            int y3=(k*(x1-x3+mod)%mod-y1+mod)%mod;
            return Point{x3,y3};
        }
    }
    
    Point multi(Point a,int b)
    {
        Point ans=a;
        b--;
        while (b){
            if (b&1) ans=Plus(ans,a);
            a=Plus(a,a);
            b>>=1;
        }    
        return ans;
    }
    
    Point NTimesPoint(Point P, int n) {
        return multi(P,n);
    }
};