Python pow函数如何在负功率和mod值下工作

问题描述

关于pow(base,exp[,mod])函数documentation说,
“如果存在modexp为负数,则base必须相对模数为模数。在这种情况下,将返回pow(inv_base,-exp,mod),其中inv_base是与base取模mod取反。”

我根本不了解这条线以及它是如何工作的。提供的示例如下:

>>> pow(38,-1,mod=97)
23
>>> 23 * 38 % 97 == 1
True

它的行为是否应该像(38 **-1)%97 = 0.02631578947368421吗?
如果我尝试从23 * 38 % 97 == 1转到倒数,我不知道模的倒数是什么。

有人可以给我一个清楚的解释,它以23岁结束了吗?数学解释将非常有帮助。

解决方法

在模块化算术除法中没有唯一的答案,因此我们没有除法运算。相反,您有modular inverses

文档试图解释pow(b,-1,mod=m)可以用来计算b的倒数,取模m。也就是说,找到某个数字d,使得d * b % m = 1

23 * 38 % 97 == 1行仅表明pow(38,mod=97)的结果答案23是38的正确模逆。

文档中的解释似乎是假设读者已经对模块化算术有所了解。

有人可以给我一个清楚的解释,它以23岁结束了吗?数学解释将非常有帮助。

尝试运行此代码段:

for i in range(97): 
    s = f"{i} * 38 % 97" 
    print(s,"==",eval(s))

确切地讲,其中的一行将显示一致性d * 38 % 97 == 1。当然有smarter ways to compute the inverse,但是上面的蛮力演示应该可以更容易地理解模逆的含义。

,

在使用整数参数并指定了mod的情况下,pow()在“ multiplicative group of integers modulo mod”中进行算术运算

例如,相对于8(1、3、5和7)质数的整数在乘法mod 8下形成一个组。同一性为1。由于3 * 3 = 9与1模8相等,因此3为在这个组中它自己的逆,并且

>>> pow(3,8)
3

在doc示例中,23和38是模97的逆。

>>> pow(23,97)
38
>>> pow(38,97)
23

这不是特别深奥的,而是数论中的基本工具。

,

@wim的答案和@Tim Peters的示例有助于我理解此pow()函数中发生的事情。让我们举个例子吧

>>> pow(3,8)
3

模数为m的模数必须位于range(0,m)中。例如,14%5必须在range(0,5)中,因此它是4。

因此,1/3 % 8的模数必须位于range(8)中。但是由于1/3=0.33不在范围内,我们需要找到解决方法。

1/3 % 8不能为零,因为它不能被整除。因此,最低的可能值为1。这意味着,我们需要以1/3变为True的方式来表示x % 8 == 1。很明显9 % 8 == 1
因此,与3(target value) * 3(base) = 9一样,答案是3(目标值)。

举一个复杂的例子,我们来看一下:

>>> pow(38,mod=97)
23

1/38=0.026。再次,需要解决的办法。由于最低mod应该为1,因此x % 97 == 1。显然98 % 97 == 1,但是98/38不是整数。接下来,是(2 * 97 + 1)或195 % 97 == 1,但是195/38不是整数。

在此过程中,为(9 * 97 + 1)或874 % 97 == 1874/38=23。所以最终的表达式变为:

23 * 38 % 97 == 1

因此,答案是23。