• 最大公约数(gcd)和 最小公倍数(lcm)——辗转相除法


    辗转相除法(又称欧几里得算法)是求最大公因数的算法

    要求a,b的最大公约数(a>b),我们可以递归地求b,a%b的最大公约数,直到其中一个数变成0,这时另一个数就是a,b的最大公约数。

    C++实现:

    int gcd(int a,int b){

      retuen b?gcd(b,a%b):a;

    }

    或:

    while(b!=0)  { 
      temp=a%b;   a=b;   b=temp;  

    }

    证明:(引自百度百科)

    设两数为a、b(b<a),用gcd(a,b)表示a,b的最大公约数,r=a (mod b) 为a除以b以后的余数,k为a除以b的商,即a÷b=k.......r。辗转相除法即是要证明gcd(a,b)=gcd(b,r)。
    第一步:令c=gcd(a,b),则设a=mc,b=nc
    第二步:根据前提可知r =a-kb=mc-knc=(m-kn)c
    第三步:根据第二步结果可知c也是r的因数
    第四步:可以断定m-kn与n互质【否则,可设m-kn=xd,n=yd (d>1),则m=kn+xd=kyd+xd=(ky+x)d,则a=mc=(ky+x)dc,b=nc=ycd,故a与b最大公约数成为cd,而非c,与前面结论矛盾】
    从而可知gcd(b,r)=c,继而gcd(a,b)=gcd(b,r)。
    证毕。
     
    时间复杂度:
    辗转相除法的运算速度为 O(n)
    辗转相除法处理大数时非常高效,它需要的步骤不会超过较小数的位数(十进制下)的五倍。
     
    最小公倍数lcm(a,b) = gcd(a,b) * (a/gcd(a,b)) * (b/gcd(a,b))
                              = a*b / gcd(a,b)
     
    另外:a*b = gcd(a,b) * lcm(a,b)
     
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/FuTaimeng/p/5180466.html
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