数学是oi的重要基础,所以说数论在oi中占据了非常重要的地位,因此,学好数学,对于一个oier来说也是非常重要的。
oi中的数学,其实也就和数竞并没有什么区别。
欧几里得法辗转相除法求最大公约数 我们可以证明gcd(a,b)=gcd(b,a%b),也就是我国古代数学智慧的结晶,更相损减术。并且一直递归下去,直到b的值为零,最大公约数值即为a。在这里就不给出详细证明了,大家可以代几个数据去验证它一下。谁叫我数学太菜。
代码如下
int GCD(int a,int b) { if(!b) { return a; } else { return (b,a%b); } }View Code
其实讲了这么多,我们还是为了引出扩展欧几里得算法,也是基于辗转相除法的基础,对此我们就可以求得不定方程ax+by=gcd(a,b)的一组特殊解。
这个方程也可以等价于ax≡gcd(a,b)(mod b)也就是我们所说的同余方程。
我们还可以通过此得出一种性质,那就是bx'+a%by'=gcd(b,a%b)=ax+by=gcd(a,b)。也就和辗转相除法联系起来了。
所以我们再把a%b展开,就可以得到a%b=a-a/b,再把它代入原式得bx'+(a-a/b)y'=bx'+ay'-a/b*y'=ay'+bx'-a/b*y。我们可以发现,在原来的位置上(ax+by),可以等效于x=y',y=x-(a/b*y)。因此我们只要知道一个解便可以推出。
代码如下
int Exgcd(int a,int &x,int b,int &y)//‘&’符号便于我们直接修改x和y的值 { if(b==0) { x=1; y=0; return a;//相当于求一个gcd的过程 } int ans=Exgcd(b,x,a%b,y);//求解方程 int tmp;//用来保存上一个x的值 x=y; y=tmp-(a/b)*y;//我们刚才推出的式子 return ans; }
然而,你以为这样就完了吗?
别高兴的太早,我们上面的方程只是求的ax+by=gcd(a,b)的一组特殊解
但往往恶心的出题人会让你求诸如ax+by=c的特殊情况
所以仅仅有一个扩展欧几里得是不够的
我们现在就以Noip提高组2012年的"同余方程"为例
题目见洛谷P1082
其实也是一道扩展欧几里得的模板题
但他是让我们求关于xx的同余方程ax≡1(mod b) 的最小正整数解。
还是我们先求出ax+by=gcd(a,b)的解,用裸的扩展欧几里得即可
然后这个同余方程可以看做ax+by=1;
好吧是我看错了
题目中的数据都是满足互质的情况,所以gcd(a,b)一定是1。
那我们怎样来找它的最小整数解呢
那么取模就非常重要了!
取模就是将一个随机的值摸到相应的一个区间中
所以说我们求他的最小整数解就可以用这样一个公式来解决
ans=(x*(c/gcd(a,b))%abs(b/gcd(a,b))+abs(b/gcd(a,b)))%gcd(b/gcd(a,b))