Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 мая 2021 года; проверки требуют 4 правки.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 мая 2021 года; проверки требуют 4 правки.
Алгоритм Диксона — алгоритм факторизации, использующий в своей основе идею Лежандра, заключающуюся в поиске пары целых чисел и таких, что и
В 20-х г. XX столетия Морис Крайчик (1882—1957), обобщая теорему Ферма предложил вместо пар чисел, удовлетворяющих уравнению , искать пары чисел, удовлетворяющих более общему уравнению . Крайчик заметил несколько полезных для решения фактов. В 1981 г. Джон Диксон опубликовал разработанный им метод факторизации, использующий идеи Крайтчика, и рассчитал его вычислительную сложность.[2]
Обозначим через количество целых чисел таких, что и является -гладким числом, где . Из теоремы де Брёйна — Эрдёша, где . Значит, каждое -гладкое число будет в среднем попадаться с попыток. Для проверки, является ли число -гладким, необходимо выполнить делений. По алгоритму необходимо найти -гладкое число. Значит, вычислительная сложность поиска чисел
.
Вычислительная сложность метода Гаусса из уравнений
Учитывая, что количество простых чисел меньше оценивается формулой , и что , после упрощения получаем
.
выбирается таким образом, чтобы было минимально. Тогда подставляя , получаем
.
Оценка, сделанная Померанцем на основании более строгой теоремы, чем теорема де Брёйна — Эрдеша[6], дает , в то время как изначальная оценка сложности, сделанная самим Диксоном, дает .
Рассмотрим дополнительные стратегии, ускоряющие работу алгоритма.
Стратегия LP
Стратегия LP (Large Prime variation) использует большие простые числа для ускорения процедуры генерации чисел .
Алгоритм
Пусть найденное в пункте 4 число не является -гладким. Тогда его можно представить , где не делится на числа из факторной базы.Очевидно, что . Если дополнительно выполняется , то s — простое и мы включаем его в факторную базу. Это позволяет найти дополнительные -гладкие числа, но увеличивает количество необходимых гладких чисел на 1.Для возврата к первоначальной факторной базе после пункта 5 следует сделать следующее. Если найдено только одно число, в разложение которого входит в нечетной степени, то это число нужно вычеркнуть из списка и вычеркнуть из факторной базы. Если же, например, таких чисел два и , то их нужно вычеркнуть и добавить число . Показатель войдет в разложение в четной степени и будет отсутствовать в системе линейных уравнений.
Вариация стратегии
Можно использовать стратегию LP с несколькими простыми числами, не содержащимися в факторной базе. В этом случае для исключения дополнительных простых чисел используется теория графов.
Вычислительная сложность
Теоретическая оценка сложности алгоритма с применением LP стратегии, сделанная Померанцем, не отличается от оценки исходного варианта алгоритма Диксона:
.
Стратегия EAS
Стратегия EAS (раннего обрыва) исключает некоторые из рассмотрения, не доводя проверку на гладкость до конца.
Алгоритм
Выбираются фиксированные . В алгоритме Диксона факторизуется пробными делениями на . В стратегии EAS выбирается и число сначала факторизуется пробными делениями на , и если после разложения неразложенная часть остается больше, чем , то данное отбрасывается.
Вариация стратегии
Можно использовать стратегию EAS с несколькими обрывами, то есть при некоторой возрастающей последовательности и убывающей последовательности .
Вычислительная сложность
Алгоритм Диксона с применением стратегии EAS при оценивается
.
Стратегия PS
Стратегия PS использует алгоритм Полларда-Штрассена, который для и находит минимальный простой делитель числа НОД за .[8]
Алгоритм
Выбирается фиксированное . В алгоритме Диксона факторизуется пробными делениями на . В стратегии PS выбирается . Полагаем . Применяем алгоритм Полларда-Штрассена, выбирая за неразложенную часть, получим разложение .
Вычислительная сложность
Сложность алгоритма Диксона со стратегией PS минимальна при и равна