gcd和egcd算法

欧几里德算法(gcd)又称辗转相除法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。

基本思路:设a=qb+r,其中a,b,q,r都是整数,则gcd(a,b)=gcd(b,r),即gcd(a,b)=gcd(b,a%b)。

代码(python):

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  1. def gcd(a,b):  
  2.     if b==0:  
  3.         return a  
  4.     else:  
  5.         return gcd(b,a%b)  

扩展欧几里得算法(egcd):

基本思路:对于不全为 0 的非负整数 a,b,gcd(a,b)表示 a,b 的最大公约数,必然存在整数对 x,y ,使得 gcd(a,b)=ax+by。

证明:设 a>b。
  1,显然当 b=0,gcd(a,b)=a。此时 x=1,y=0;
  2,ab!=0 时
  设 ax1+by1=gcd(a,b);
  bx2+(a mod b)y2=gcd(b,a mod b);
  根据朴素的欧几里德原理有 gcd(a,b)=gcd(b,a mod b);
  则:ax1+by1=bx2+(a mod b)y2;
  即:ax1+by1=bx2+(a-(a/b)*b)y2=ay2+bx2-(a/b)*by2;
  根据恒等定理得:x1=y2; y1=x2-(a/b)*y2;

     这样我们就得到了求解 x1,y1 的方法:x1,y1 的值基于 x2,y2
   上面的思想是以递归定义的,因为 gcd 不断的递归求解一定会有个时候 b=0,所以递归可以结束。

代码(python):

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  1. def egcd(a,b):  
  2.     if b==0:  
  3.         return 1,0  
  4.     else:  
  5.         x,y=egcd(b,a%b)  
  6.         return y,x-a/b*y  

要理解代码,关键在于知道x,y递归关系的推导过程。

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