今天刚刚写到求最大公因数这个编程题,以前也做到过几次,没有把它记下来,今天正好把它写在Typora和博客上,一来方便以后学习,本人也不喜欢用纸质纸记笔记了,二来也熟悉熟悉这个软件。
我个人认为只要有数学公式的,写代码就会很方便,毕竟是定理,数学家们证明过的,比较有权威性,所以我们直接拿来用就好了。
最大公约数基本概念:
如果数a能被数b整除,a就叫做b的倍数,b就叫做a的约数。约数和倍数都表示一个整数与另一个整数的关系,不能单独存在。如只能说16是某数的倍数,2是某数的约数,而不能孤立地说16是倍数,2是约数。
"倍"与"倍数"是不同的两个概念,"倍"是指两个数相除的商,它可以是整数、小数或者分数。"倍数"只是在数的整除的范围内,相对于"约数"而言的一个数字的概念,表示的是能被某一个自然数整除的数。
几个整数中公有的约数,叫做这几个数的公约数;其中最大的一个,叫做这几个数的最大公约数。
辗转相除法:
辗转相除法:辗转相除法是求两个自然数的最大公约数的一种方法,也叫欧几里德算法。
定理:gcd(a,b)= gcd(b,a % b)
证明:(a|b是整除的意思) gcd(a,b) = gcd(b,a % b) (不妨设a>b 且r=a mod b ,r不为0) a可以表示成a = kb + r(a,b,k,r皆为正整数),则r = a %b
假设d是a,b的一个公约数,记作d|a,d|b,即a和b都可以被d整除。 而r = a - kb,两边同时除以d,r/d=a/d-kb/d=m,等式左边可知m为整数,因此d|r 因此d也是(b,a % b)的公约数
因此(a,b)和(b,a % b)的公约数是一样的,其最大公约数也必然相等,得证。
#include
int GCD(int a, int b)
{
while (b != 0)
{
int r = a % b;
a = b;
b = r;
}
return a;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
int gcd = GCD(a,b);
printf("%d",gcd);
return 0;
}
更相减损法:
更相减损法:也叫更相减损术,是出自《九章算术》的一种求最大公约数的算法,它原本是为约分而设计的,但它适用于任何需要求最大公约数的场合。
第一步:任意给定两个正整数;判断它们是否都是偶数。若是,则用2约简;若不是则执行第二步。
第二步:以较大的数减较小的数,接着把所得的差与较小的数比较,并以大数减小数。继续这个操作,直到所得的减数和差相等为止。
则第一步中约掉的若干个2的积与第二步中等数的乘积就是所求的最大公约数。
其中所说的“等数”,就是公约数。求“等数”的办法是“更相减损”法。
证明:gcd(x,y)=gcd(x,y-x)。
设gcd(x,y)=d,则满足x=k1d,y=k2d,易得k1与k2互质。
情况1:x=y。显然,gcd(x,y)=x=gcd(x,0)=gcd(x,y-x)。
情况2:不妨令x
用反证法。
假设k1,(k2 - k1)不互质,
令gcb(k1.k2-k1) = m(m为正整数且m>1);
k1 = ma,k2 - k1 = mb
k2 = (a+b)m
即k1,k2有公约数m,与k1,k2互质矛盾
所以假设不成立
即k1,(k2 - k1)互质
所以gcb(x,x-y) = d = gcb(x,y)
综上,gcd(x,y)=gcd(x,y-x)。
#include
int GCD(int a, int b)
{
if (a < b)
{
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
}
while (b != 0)
{
a -= b;
if (a < b)
{
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
}
}
return a;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d",&a,&b);
int gcd = GCD(a, b);
printf("%d",gcd);
return 0;
}
之后其他的解法就没什么公式了(质因数分解法,短除法,没看到像上面那样的公式)也可能是我自己没看到。