gcd模板(欧几里得与扩展欧几里得、拓展欧几里得求逆元)

gcd(欧几里得算法辗转相除法):

gcd ( a , b )= d ;

即 d = gcd ( a , b ) = gcd ( b , a mod b );以此式进行递归即可。

之前一直愚蠢地以为辗转相除法输进去时 a 要大于 b ,现在发现事实上如果 a 小于 b,那第一次就会先交换 a 与 b。

 #include<stdio.h>
#define ll long long ll gcd(ll a,ll b){
return b==?a:gcd(b,a%b);
} int main(){
ll a,b;
while(scanf("%lld%lld",&a,&b)!=EOF){
printf("%lld\n",gcd(a,b));
// printf("%lld\n",a>b?gcd(a,b):gcd(b,a));
}
return ;
}

在原基础上改成循环之后的GCD:

 ll gcd(ll a,ll b){
for(;a>&&b>;a>b?a%=b:b%=a);
return a+b;
}

这个代码是针对非负数范围的,但除此之外我还纠结了很久,在非负数的范围内(long long内)与普通递归的gcd对拍并没有发现问题,一直做题的时候也没有发现有什么问题,但是刷到一题UVA10325,经测试数据中没有给0或负数,但是用这个WA用递归版的AC,并不知道为什么。

所以……还是库函数/递归保平安吧

拓展欧几里得:

当 gcd ( a , b )= d 时,求绝对值和最小的 x , y 使得 x * a + y * b = d ;

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

设:

x1 * a + y1 * b = d ;        ①

x2 * b + y2 * ( a mod b ) = d ;   ②

因为 a mod b = a - ( a / b )* b;  ③(除法为整除)

将③代入①整理得:

y2 * a + ( x2 - ( a / b ) * y2 ) * b = d; ④

由①和④整理得:

x1 = y2 ;

y1 = x2 - ( a / b ) * y2;

将此结论代入递归函数既得。

 #include<stdio.h>
#define ll long long void gcd(ll a,ll b,ll& d,ll& x,ll& y){
if(!b){d=a;x=;y=;}
else {gcd(b,a%b,d,y,x);y-=x*(a/b);}
} int main(){
ll a,b,d,x,y;
while(scanf("%lld%lld",&a,&b)!=EOF){
gcd(a,b,d,x,y);
printf("%lld*%lld+%lld*%lld=%lld\n",a,x,b,y,d);
}
return ;
}

拓展欧几里得求逆元:

当 a 与 b 互素时有 gcd ( a , b ) = 1 ;

即得: a * x + b * y = 1;

a * x ≡ 1 ( mod b );

由于 a 与 b 互素,同余式两边可以同除 a ,得:

1 * x ≡ 1 / a (mod b);

因此 x 是 a mod b 的逆元;

递归方法计算:

 #include<stdio.h>
#define ll long long ll gcd(ll a,ll b,ll &d,ll& x,ll& y){
if(!b){
d=a;
x=;
y=;
return x;
}
else{
gcd(b,a%b,d,y,x);
y-=x*(a/b);
}
return x;
} int main(){
ll a,b,d,x,y;
while(scanf("%lld%lld",&a,&b)!=EOF){
x=gcd(a,b,d,x,y);
printf("a:%lld->x:%lld\n",a,x);
// printf("a:%lld->x:%lld\nb:%lld->y:%lld\n",a,x,b,y);
}
return ;
}

循环方法计算:

 #include<stdio.h>

 int main(){
int a,b;
while(scanf("%d%d",&a,&b)!=EOF){
int x=,y=,t; {
if(a!=&&b!=){
int b0=b,q;
while(a>){
q=a/b0;
t=b0;b0=a%b0;a=t;
t=y;y=x-q*y;x=t;
}
if(x<)x+=b;
}
} printf("a:%d->x:%d\n",a,x);
}
return ;
}
 ll gcd(ll a,ll b){
if(a!=&&b!=){
int b0=b,q,t,x=,y=;
while(a>){
q=a/b0;
t=b0;b0=a%b0;a=t;
t=y;y=x-q*y;x=t;
}
if(x<)x+=b;
}
return x;
}
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