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线性同余方程 在数论中,线性同余方程是最基本的同余方程,“线性”表示方程的未知数次数是一次,即形如: 的方程。此方程有解当且仅当 b 能够被 a 与 n 的最大公约数整除(记作 gcd(a,n) | b)。这时,如果 x0 是方程的一个解,那么所有的解可以表示为: 其中d 是a 与 n 的最大公约数。在模 n 的完全剩余系 {0,1,…,n-1} 中,恰有 d 个解。 目录 1 例子 2 求特殊解 3 线性同余方程组 4 参见 例子 在方程 3x ≡ 2 (mod 6) 中, d = gcd(3,6) = 3 ,3 不整除 2,因此方程无解。 在方程 5x ≡ 2 (mod 6) 中, d = gcd(5,6) = 1,1 整除 2,因此方程在{0,1,2,3,4,5} 中恰有一个解: x=4。 在方程 4x ≡ 2 (mod 6) 中, d = gcd(4,6) = 2,2 整除 2,因此方程在{0,1,2,3,4,5} 中恰有两个解: x=2 and x=5。 求特殊解 对于线性同余方程 ax ≡ b (mod n) (1) 若d = gcd(a, n 整除 b ,那么为整数。由裴蜀定理,存在整数对 (r,s) (可用辗转相除法求得)使得 ar+sn=d,因此 是方程 (1) 的一个解。其他的解都关于与 x 同余。 举例来说,方程 12x ≡ 20 (mod 28) 中d = gcd(12,28) = 4 。注意到 ,因此 是一个解。对模 28 来说,所有的解就是 {4,11,18,25} 。 线性同余方程组 线性同余方程组的求解可以分解为求若干个线性同余方程。比如,对于线性同余方程组: 2x ≡ 2 (mod 6) 3x ≡ 2 (mod 7) 2x ≡ 4 (mod 8) 首先求解第一个方程,得到x ≡ 1 (mod 3),于是令x = 3k + 1,第二个方程就变为: 9k ≡ 1 (mod 7) 解得k ≡ 3 (mod 7)。于是,再令k = 7l + 3,第三个方程就可以化为: 42l ≡ 16 (mod 8) 解出:l ≡ 0 (mod 4),即 l = 4m。代入原来的表达式就有 x = 21(4m) + 10 = 84m + 10,即解为: x≡ 10 (mod 84) 对于一般情况下是否有解,以及解得情况,则需用到数论中的中国剩余定理。 参见 二次剩余 中国剩余定理 谈谈解线性同余方程 因为ACM/ICPC中有些题目是关于数论的,特别是解线性同余方程,所以有必要准备下这方面的知识。关于这部分知识,我先后翻看过很多资料,包括陈景润的《初等数论》、程序设计竞赛例题解、“黑书”和很多网上资料,个人认为讲的最好最透彻的是《算法导论》中的有关章节,看了之后恍然大悟。经过几天的自学,自己觉得基本掌握了其中的“奥妙”。拿出来写成文章。 那么什么是线性同余方程。对于方程:ax≡b(mod m),a,b,m都是整数,求解x 的值。 解题例程:pku1061 青蛙的约会 解题报告 符号说明: mod表示:取模运算 ax≡b(mod m)表示:(ax - b) mod m = 0,即同余 gcd(a,b)表示:a和b的最大公约数 求解ax≡b(mod n)的原理: 对于方程ax≡b(mod n),存在ax + by = gcd(a,b),x,y是整数。而ax≡b(mod n)的解可以由x,y来堆砌。具体做法,见下面的MLES算法。 第一个问题:求解gcd(a,b) 定理一:gcd(a,b) = gcd(b,a mod b) 实现:古老的欧几里德算法 int Euclid(int a,int b) { if(b == 0) return a; else return Euclid(b,mod(a,b)); } 附:取模运算 int mod(int a,int b) { if(a >= 0) return a % b; else return a % b + b; } 第二个问题:求解ax + by = gcd(a,b) 定理二:gcd(b,a mod b) = b * x' + (a mod b) * y' = b * x' + (a - a / b * b) * y' = a * y' + b * (x' - a / b * y') = a * x + b * y 则:x = y' y = x' - a / b * y' 实现: triple Extended_Euclid(int a,int b) { triple result; if(b == 0) { result.d = a; result.x = 1; result.y = 0; } else { triple ee = Extended_Euclid(b,mod(a,b)); result.d = ee.d; result.x = ee.y; result.y = ee.x - (a/b)*ee.y; } return result; } 附:三元组triple的定义 struct triple { int d,x,y; }; 第三个问题:求解ax≡b(mod n) 实现:由x,y堆砌方程的解 int MLES(int a,int b,int n) { triple ee = Extended_Euclid(a,n); if(mod(b,ee.d) == 0) return mod((ee.x * (b / ee.d)),n / ee.d); else return -1; }//返回-1为无解,否则返回的是方程的最小解 说明:ax≡b(mod n)解的个数: 如果ee.d 整除 b 则有ee.d个解; 如果ee.d 不能整除 b 则无解。 求采纳

玄学酱 2019-12-02 01:20:27 0 浏览量 回答数 0

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选择一门编程语言,例如C之类的。如果不想学编程,就尝试下Excel里面的公式。-------------------------算法的定义 算法(Algorithm)是一系列解决问题的清晰指令,也就是说,能够对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷,或不适合于某个问题,执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。 算法可以理解为有基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤。或者看成按照要求设计好的有限的确切的计算序列,并且这样的步骤和序列可以解决一类问题。 一个算法应该具有以下五个重要的特征: 1、有穷性: 一个算法必须保证执行有限步之后结束; 2、确切性: 算法的每一步骤必须有确切的定义; 3、输入:一个算法有0个或多个输入,以刻画运算对象的初始情况,所谓0个输入是指算法本身定除了初始条件; 4、输出:一个算法有一个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没有输出的算法是毫无意义的; 5、可行性: 算法原则上能够精确地运行,而且人们用笔和纸做有限次运算后即可完成。 计算机科学家尼克劳斯-沃思曾著过一本著名的书《数据结构十算法= 程序》,可见算法在计算机科学界与计算机应用界的地位。 [编辑本段]算法的复杂度 同一问题可用不同算法解决,而一个算法的质量优劣将影响到算法乃至程序的效率。算法分析的目的在于选择合适算法和改进算法。一个算法的评价主要从时间复杂度和空间复杂度来考虑。 时间复杂度 算法的时间复杂度是指算法需要消耗的时间资源。一般来说,计算机算法是问题规模n 的函数f(n),算法的时间复杂度也因此记做 T(n)=Ο(f(n)) 因此,问题的规模n 越大,算法执行的时间的增长率与f(n) 的增长率正相关,称作渐进时间复杂度(Asymptotic Time Complexity)。 空间复杂度 算法的空间复杂度是指算法需要消耗的空间资源。其计算和表示方法与时间复杂度类似,一般都用复杂度的渐近性来表示。同时间复杂度相比,空间复杂度的分析要简单得多。 详见百度百科词条"算法复杂度" [编辑本段]算法设计与分析的基本方法 1.递推法 递推法是利用问题本身所具有的一种递推关系求问题解的一种方法。它把问题分成若干步,找出相邻几步的关系,从而达到目的,此方法称为递推法。 2.递归 递归指的是一个过程:函数不断引用自身,直到引用的对象已知 3.穷举搜索法 穷举搜索法是对可能是解的众多候选解按某种顺序进行逐一枚举和检验,并从众找出那些符合要求的候选解作为问题的解。 4.贪婪法 贪婪法是一种不追求最优解,只希望得到较为满意解的方法。贪婪法一般可以快速得到满意的解,因为它省去了为找最优解要穷尽所有可能而必须耗费的大量时间。贪婪法常以当前情况为基础作最优选择,而不考虑各种可能的整体情况,所以贪婪法不要回溯。 5.分治法 把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题,再把子问题分成更小的子问题……直到最后子问题可以简单的直接求解,原问题的解即子问题的解的合并。 6.动态规划法 动态规划是一种在数学和计算机科学中使用的,用于求解包含重叠子问题的最优化问题的方法。其基本思想是,将原问题分解为相似的子问题,在求解的过程中通过子问题的解求出原问题的解。动态规划的思想是多种算法的基础,被广泛应用于计算机科学和工程领域。 7.迭代法 迭代是数值分析中通过从一个初始估计出发寻找一系列近似解来解决问题(一般是解方程或者方程组)的过程,为实现这一过程所使用的方法统称为迭代法。 [编辑本段]算法分类 算法可大致分为基本算法、数据结构的算法、数论与代数算法、计算几何的算法、图论的算法、动态规划以及数值分析、加密算法、排序算法、检索算法、随机化算法、并行算法。 算法可以宏泛的分为三类: 有限的,确定性算法 这类算法在有限的一段时间内终止。他们可能要花很长时间来执行指定的任务,但仍将在一定的时间内终止。这类算法得出的结果常取决于输入值。 有限的,非确定算法 这类算法在有限的时间内终止。然而,对于一个(或一些)给定的数值,算法的结果并不是唯一的或确定的。 无限的算法 是那些由于没有定义终止定义条件,或定义的条件无法由输入的数据满足而不终止运行的算法。通常,无限算法的产生是由于未能确定的定义终止条件。 [编辑本段]举例 经典的算法有很多,如:"欧几里德算法,割圆术,秦九韶算法"。 [编辑本段]算法经典专著 目前市面上有许多论述算法的书籍,其中最著名的便是《计算机程序设计艺术》(The Art Of Computer Programming) 以及《算法导论》(Introduction To Algorithms)。 [编辑本段]算法的历史 “算法”即演算法的大陆中文名称出自《周髀算经》;而英文名称Algorithm 来自于9世纪波斯数学家al-Khwarizmi,因为al-Khwarizmi在数学上提出了算法这个概念。“算法”原为"algorism",意思是阿拉伯数字的运算法则,在18世纪演变为"algorithm"。欧几里得算法被人们认为是史上第一个算法。 第一次编写程序是Ada Byron于1842年为巴贝奇分析机编写求解解伯努利方程的程序,因此Ada Byron被大多数人认为是世界上第一位程序员。因为查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)未能完成他的巴贝奇分析机,这个算法未能在巴贝奇分析机上执行。 因为"well-defined procedure"缺少数学上精确的定义,19世纪和20世纪早期的数学家、逻辑学家在定义算法上出现了困难。20世纪的英国数学家图灵提出了著名的图灵论题,并提出一种假想的计算机的抽象模型,这个模型被称为图灵机。图灵机的出现解决了算法定义的难题,图灵的思想对算法的发展起到了重要作用的。

马铭芳 2019-12-02 01:19:58 0 浏览量 回答数 0

问题

不搞清这8大算法思想,刷再多题效果也不好的 7月23日 【今日算法】

游客ih62co2qqq5ww 2020-07-29 11:10:09 3 浏览量 回答数 1

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