CADDi 2018 C - Product and GCD

これがやりたかっただけだろシリーズ。素因数分解のためにポラードのロー法を貼った。
https://atcoder.jp/contests/caddi2018/tasks/caddi2018_a

問題

N個の正の整数a_1, ..., a_Nについて、それらの積はPである。
このとき、gcd(a_1,...,a_N)としてあり得る値の最大値を求めよ。
1 <= N, P <= 10^12

解法

Pを素因数分解してp_i^e_iの積になったとする。p_i^floor(e_i/N)の積が答えである。
素因数分解は普通にやってもO(sqrt(P))くらいでできるが、ポラードのロー法などの速いアルゴリズムならO(P^{1/4})くらいでできるはず。

実装上の注意点

• e_iはそこまで大きくならないので、p_i^floor(e_i/n)の積は単純に掛けていくだけでよい。

提出: Submission #3837935 - CADDi 2018 (Rust)

mod pollard_rho {
    use std::collections::HashMap;
    /// binary gcd
    pub fn gcd(mut x: i64, mut y: i64) -> i64 {
        if y == 0 { return x; }
        if x == 0 { return y; }
        let mut sh = 0;
        while ((x | y) & 1) == 0 {
            x >>= 1; y >>= 1; sh += 1;
        }
        while (x & 1) == 0 { x >>= 1; }
        while y != 0 {
            while (y & 1) == 0 { y >>= 1; }
            if x > y { let t = x; x = y; y = t; }
            y -= x;
        }
        x << sh
    }

    fn add_mod(x: i64, y: i64, n: i64) -> i64 {
        let z = x + y;
        if z >= n { z - n } else { z }
    }

    fn mul_mod(x: i64, mut y: i64, n: i64) -> i64 {
        assert!(x >= 0);
        assert!(x < n);
        let mut sum = 0;
        let mut cur = x;
        while y > 0 {
            if (y & 1) == 1 {
                sum = add_mod(sum, cur, n);
            }
            cur = add_mod(cur, cur, n);
            y >>= 1;
        }
        sum
    }

    fn mod_pow(x: i64, mut e: i64, n: i64) -> i64 {
        let mut prod = if n == 1 { 0 } else { 1 };
        let mut cur = x % n;
        while e > 0 {
            if (e & 1) == 1 {
                prod = mul_mod(prod, cur, n);
            }
            cur = mul_mod(cur, cur, n);
            e >>= 1;
        }
        prod
    }

    pub fn is_prime(n: i64) -> bool {
        if n <= 1 { return false; }
        let small = [2, 3, 5, 7, 11, 13];
        if small.iter().any(|&u| u == n) { return true; }
        if small.iter().any(|&u| n % u == 0) { return false; }
        let mut d = n - 1;
        let mut e = 0;
        while (d & 1) == 0 {
            d >>= 1;
            e += 1;
        }
        let a = [2, 325, 9375, 28178, 450775, 9780504, 1795265022];
        a.iter().all(|&a| {
            if a >= n { return true; }
            let mut x = mod_pow(a, d, n);
            if x == 1 { return true; }
            for _ in 0 .. e {
                if x == n - 1 {
                    return true;
                }
                x = mul_mod(x, x, n);
                if x == 1 { return false; }
            }
            x == 1
        })
    }

    fn pollard_rho(n: i64, c: &mut i64) -> i64 {
        if n % 2 == 0 { return 2; }
        loop {
            let mut x: i64 = 2;
            let mut y = 2;
            let mut d = 1;
            let cc = *c;
            let f = |i| add_mod(mul_mod(i, i, n), cc, n);
            while d == 1 {
                x = f(x);
                y = f(f(y));
                d = gcd((x - y).abs(), n);
            }
            if d == n {
                *c += 1;
                continue;
            }
            return d;
        }
    }

    /// Outputs (p, e) in p's ascending order.
    pub fn factorize(x: i64) -> Vec<(i64, usize)> {
        if x <= 1 {
            return Vec::new();
        }
        let mut hm = HashMap::new();
        let mut pool = vec![x];
        let mut c = 1;
        while let Some(u) = pool.pop() {
            if is_prime(u) {
                *hm.entry(u).or_insert(0) += 1;
                continue;
            }
            let p = pollard_rho(u, &mut c);
            pool.push(p);
            pool.push(u / p);
        }
        let mut v: Vec<_> = hm.into_iter().collect();
        v.sort();
        v
    }
} // mod pollard_rho
use pollard_rho::*;

fn solve() {
    let out = std::io::stdout();
    let mut out = BufWriter::new(out.lock());
    macro_rules! puts {
        ($format:expr) => (write!(out,$format).unwrap());
        ($format:expr, $($args:expr),+) => (write!(out,$format,$($args),*).unwrap())
    }
    input! {
        n: i64,
        p: i64,
    }
    let fac = factorize(p);
    let mut ans = 1;
    for (a, e) in fac {
        let e = e as i64 / n;
        for _ in 0 .. e { ans *= a; }
    }
    puts!("{}\n", ans);
    
}

まとめ

ポラードのロー法で殴ったので記念に書いただけです。ライブラリとしてでも使ってください。