扩展欧几里得算法
时间:2022-05-08
本文章向大家介绍扩展欧几里得算法,主要内容包括扩展欧几里得算法、前导知识、推导过程、代码、应用、2、例题、基本概念、基础应用、原理机制和需要注意的事项等,并结合实例形式分析了其使用技巧,希望通过本文能帮助到大家理解应用这部分内容。
扩展欧几里得算法
用途
当我们已知a,b
扩展欧几里得算法可以求出满足a*x+b*y=GCD(a,b)的(x,y)解集
GCD(a,b)表示a,b的最大公约数
前导知识
GCD(a,b)=GCD(b,a%b)
GCD(a,0)=0
a%b=a-a/b*b
推导过程
其实扩展欧几里得的推导过程挺自然的
a*x+b*y
=GCD(a,b)
=GCD(b,a%b)
=b*x+(a%b)*y
=b*x+(a-a/b*b)*y
=b*x+a*y-a/b*b*y
=a*y+b*x-a/b*b*y
=a*y+(x-y*a/b)*b
这样不断的递归下去
当b=0时
x=1,y=0
代码
注意:
我们在求(x-y*a/b)的时候需要用到上一层的x
但此时上一层x已经被赋值成了y
所以我们需要开一个中间变量来记录上一层的x
int exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
{
if(b==0)
{
x=1,y=0;
return a;
}
int r=exgcd(b,a%b,x,y),tmp;
tmp=x,x=y,y=tmp-a/b*y;
return r;
}
应用
1
扩展欧几里得最重要的应用就是求形如a*x+b*y=c的解
那么如何求呢?
首先,这个方程能够能力的条件是c%GCD(a,b)=0,这个应该比较显然
根据前面将的扩展欧几里得算法
我们可以先求出a*x_0+b*y_0=GCD(a,b)的解x_0,y_0
然后方程两边同时除以GCD(a,b)
就得到a*x_0/GCD(a,b)+b*y_0/GCD(a,b)=1的解
再在方程两边同乘c
就得到了方程
a*x_0/GCD(a,b)*c+b*y_0/GCD(a,b)*c=c
是不是很简单?
2
若GCD(a,b)=1,且x0,y0为a*x+b*y=c的一组解,则该方程的任一一解可以表示为
x=x_0+b*t,y=y_0-a*t
证明:
a*x+b*y
=a*(x_0+b*t)+b*(y_0-a*t)
=a*x_0+a*b*t+b*y_0-a*b*t
=a*x_0+b*y_0
例题
根据题目要求列出等式,化简即可
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