素数 - ミラーラビン素数判定
フェルマーの小定理を用いた確率的なテストを行う. このテストは合成数については必ず正しく判定が出来, 適当な回数実行することでいい感じの確率で判定できる.
/// Prime Numbers - Miller Rabin Test
use crate::num::random::xorshift::*;
pub fn mrtest(n: u64) -> bool {
fn powmod(a: u64, b: u64, m: u64) -> u64 {
if b == 0 {
1
} else if b == 1 {
a % m
} else {
let r = powmod((a * a) % m, b / 2, m);
if b % 2 == 0 {
r
} else {
(r * a) % m
}
}
}
if n < 2 {
false
} else if n < 4 {
true
} else if n % 2 == 0 {
false
} else {
let mut rand = XorShift::new();
let mut d = n - 1;
while d % 2 == 0 {
d /= 2
}
for _ in 0..100 {
let a = rand.gen::<u64>() % (n - 1) + 1;
let mut y = powmod(a, d, n);
let mut t = d;
while t != n - 1 && y != 1 && y != n - 1 {
y = (y * y) % n;
t <<= 1;
}
if y != n - 1 && t % 2 == 0 {
return false;
}
}
true
}
}
#[cfg(test)]
mod test_mrtest {
use crate::num::prime::mrtest::*;
#[test]
fn it_works() {
let primes = vec![2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43];
let not_primes = vec![0, 1, 4, 6, 8, 9, 12, 15, 21, 25, 27, 33, 35];
for p in primes {
assert!(mrtest(p));
}
for q in not_primes {
assert!(!mrtest(q));
}
}
}