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两种方法求最大公约数和最小公倍数

2013年04月01日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1467字 ⁄ 字号 评论关闭

更相损减法:

《九章算术·方田》作分数约简時,提到求最大公因数方法:反覆把两数的较大者減去较小者,直至两数相等,这数就是最大公因数。这方法除了把除法换作減法外,与辗转相除法完全相同。例如书中求91和49的最大公因数:

  1. 91 > 49, 91 - 49 = 42
  2. 49 > 42, 49 - 42 = 7
  3. 42 > 7, 42 - 7 = 35
  4. 35 > 7, 35 - 7 = 28
  5. 28 > 7, 28 - 7 = 21
  6. 21 > 7, 21 - 7 = 14
  7. 14 > 7, 14 - 7 = 7
  8. 7 = 7, 因此91和49的最大公因数是7
求最大公因数,C++程序代码如下:
#include <iostream>

using namespace std;


int main(void)
{
int num1,num2;
cin>>num1>>num2;
while(num1!=num2)
{
if(num1>num2)
{
num1 = num1 - num2;
}
else
num2 = num2 - num1;
}
cout<<num1<<endl;
return 0;
}
而91与49最小公倍数分析如下:
91 = 7(最大公约数)*13
49 = 7(最大公约数)*7
最小公倍数 = 13*7*7 = 91*49/7(最大公约数),由此能看出,求出最大公约数后,最小公倍数也很快便能得到。

下面用辗转相除法得最大公约数:
若r是num1%num2的余数,max_common_divisor(num1,num2)->max_common_divisor(num2,r),
用递归的方法,当r=0时结束递归。
程序设计如下:
#include <iostream>

using namespace std;

int max_common_divisor(int num1,int num2){
return num2 == 0?num1:max_common_divisor(num2,num1%num2);
}

int main()
{
int num1,num2;
cin>>num1>>num2;
cout<<max_common_divisor(num1,num2)<<endl;
return 0;
}


扩展:
求三个数的最大公约数:
只须在求出的两个数的最大公约数的基础上,再与另一个数求最大公约数即可。
程序代码如下:
#include <iostream>

using namespace std;

int max_common_divisor(int num1,int num2){
return num2 == 0?num1:max_common_divisor(num2,num1%num2);
}

int max_common_divisor2(int result,int num3){
return num3 == 0?result:max_common_divisor2(num3,result%num3);
}

int main()
{
int num1,num2,num3;
int result;
cin>>num1>>num2>>num3;
result = max_common_divisor(num1,num2);
cout<<max_common_divisor2(result,num3)<<endl;
return 0;
}

如果涉及多个数的最大公约数,也可以是递归间的内嵌。即一个递归里面又有一个递归。

程序设计的不足:
更相损减法:当输入的数是零时,会陷入死循环。
辗转相除法:当输入的数是零时,得到的结果总是等于不是零的那个。

解决这种问题,应当对输入的数进行检测,如果检测到有零的输入,应让其重新输入。


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