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欧几里得算法与扩展算法相关内容

时间:2017-08-03 01:09:18      阅读:211      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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欧几里得算法求最大公约数(辗转相除)

定理 gcd( m , n )=gcd ( n , m mod n ) ( m>n 且 m mod n 不为0)

最小公倍数记为lcm( m , n ),显然lcm( m , n )=m*n / gcd( m , n )

对于正整数k,有性质 lcm( km , kn)=k*gcd( m , n )

 

欧几里得算法

 1 int gcd(int m,int n)  //求m,n最大公约数
 2 {
 3     if(m<n)
 4         gcd(n,m);
 5     int r;
 6     do{
 7         r=m%n;
 8         m=n;
 9         n=r;
10     }while(r);
11     return m;
12 }

欧几里得算法递归实现

1 int gcd(int m,int n)
2 {
3     if(n<m)gcd(n,m);
4     if(n==0)return m;
5     else return gcd(n,m%n);
6 }

 

由欧几里得算法得知 如果gcd(  m , n )= 1,则m,n互素

 


 

 

扩展欧几里得算法

扩展欧几里得算法: 对于不完全为0的非负整数a,b,gcd(a,b)表示a,b的最大公约数d,则存在整数对x,y,使得gcd(a,b)=ax+by。

定理 :对于不定整数方程ax+by=c,若c mod gcd(a,b)=0(记为(a,b)|c,或d|c),则该方程存在整数解,否则不存在整数解。

证明:设 a>b。

  1,显然当 b=0,gcd(a,b)=a。此时 x=1,y=0;

  2,ab!=0 时

  设 ax1+by1=gcd(a,b);

  bx2+(a mod b)y2=gcd(b,a mod b);

  根据朴素的欧几里德原理有 gcd(a,b)=gcd(b,a mod b);

  则:ax1+by1=bx2+(a mod b)y2;

  即:ax1+by1=bx2+(a-(a/b)*b)y2=ay2+bx2-(a/b)*by2;

  根据恒等定理得:x1=y2; y1=x2-(a/b)*y2;

        这样我们就得到了求解 x1,y1 的方法:x1,y1 的值基于 x2,y2.

    上面的思想是以递归定义的,因为 gcd 不断的递归求解一定会有个时候 b=0,所以递归可以结束。

 

扩展欧几里得递归代码

 1 int exgcd(int a,int b,int &x,int &y)   //&引用符号,修改x,y,函数返回的是a,b的最大公约数
 2 {
 3     if(b==0)
 4     {
 5         x=1;                            
 6         y=0; 
 7         return a;
 8     }
 9     int r=exgcd(b,a%b,x,y);            //递归下去
10     int temp=x;
11     x=y;
12     y=temp-a/b*y;
13     return r;
14 }

 

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