现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

扩展欧几里得算法

2013年09月16日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1623字 ⁄ 字号 评论关闭

欧几里德算法

以下是根据百度百科给自己的总结:

欧几里德算法概述:

  欧几里德算法又称辗转相除法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。其计算原理依赖于下面的定理:

  gcd函数就是用来求(a,b)的最大公约数的。

  gcd函数的基本性质:

  gcd(a,b)=gcd(b,a)=gcd(-a,b)=gcd(|a|,|b|)

欧几里得算法的公式表述

  gcd(a,b)=gcd(b,a mod b)

  证明:a可以表示成a = kb + r,则r = a mod b

  假设d是a,b的一个公约数,则有

  d|a, d|b,而r = a - kb,因此d|r

  因此d是(b,a mod b)的公约数

  假设d 是(b,a mod b)的公约数,则

  d | b , d |r ,但是a = kb +r

  因此d也是(a,b)的公约数

  因此(a,b)和(b,a mod b)的公约数是一样的,其最大公约数也必然相等,得证

欧几里德算法的C++语言描述

  int Gcd(int a, int b)

  {

  if(b == 0)

  return a;

  return Gcd(b, a % b);

  }

  当然你也可以写成迭代形式:

  int Gcd(int a, int b)

  {

  while(b != 0)

  {

  int r = b;

  b = a % b;

  a = r;

  }

  return a;

  }

编辑本段扩展欧几里德算法扩展欧几里德定理

  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,必然存在整

  数对 x,y ,使得 gcd(a,b)=ax+by。

c++语言实现

#include <iostream>
using namespace std;
int x,y,q;
void extend_Eulid(int a,int b)
{

if(b == 0)
{
x = 1;
y = 0;
q = a;
}
else
{
extend_Eulid(b,a%b);
int temp = x;
x = y;
y = temp - a/b*y;

}
}
int main()
{
int a,b;
cin>>a>>b;
if(a < b)
swap(a,b);
extend_Eulid(a,b);
printf("%d=(%d)*%d+(%d)*%d\n",q,x,a,y,b);

return 0;

}

求解 x,y的方法的理解

  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。

扩展欧几里德算法-求解不定方程,线性同余方程:
解不定方程ax + by = n的步骤如下:

(1)计算gcd(a, b). 若gcd(a, b)不能整除n,则方程无整数解;否则,在方程的两边同除以gcd(a, b),
得到新的不定方程a'x + b'y = n',此时gcd(a', b') = 1

(2)求出不定方程a'x + b'y = 1的一组整数解x0, y0,则n'x0,n'y0是方程a'x + b'y = n'的一组整数解。

(3)根据#&定理,可得方程a'x + b'y = n'的所有整数解为:
x = n'x0 + b't
y = n'y0 - a't
(t为整数)
这也就是方程ax + by = n的所有整数解

利用扩展的欧几里德算法,计算gcd(a, b)和满足d = gcd(a, b) = ax0 + by0的x0和y0,
也就是求出了满足a'x0 + b'y0 = 1的一组整数解。因此可得:
x = n/d * x0 + b/d * t
y = n/d * y0 - a/d * t
(t是整数)
*/

抱歉!评论已关闭.