扩展欧几里得最小整数解

xiaoxiao2021-02-27  356

我们先讨论a,b,c都大于0的情况 (都为整数)

[cpp]  view plain  copy   int exgcd(int a,int b,int &x,int &y)   {       int d=a;       if(b!=0)       {           d=exgcd(b,a%b,y,x);           y-=(a/b)*x;       }       else       {           x=1;           y=0;       }       return d;   }  

可以用扩展欧几里德算出 一个特解 x0 , y0; 

满足下列方程

 a*x0+b*y0=gcd(a,b);

如果c%gcd==0  那么此方程有解,否则没有解

若有解

方程两边同时乘以   c/gcd(a,b)  得    (a*c/gcd(a,b))*x0+(b*c/gcd(a,b))*y0=c;

这时得出方程的一个解   x1=x0*c/gcd(a,b)     y1=y0*c/gcd(a,b) 

求最小整数解 意思把x1变到减少到不能减少为止  也就是把x0 减少到不能减少为止

若x0减小x,那么方程左边 整体会减少  (a*c/gcd(a,b))*x   此时 y0 需要增加相应的数使得等式平衡

而假设 y0增加了y  总体增加了  (b*c/gcd(a,b))*y  此时 (a*c/gcd(a,b))*x==(a*c/gcd(a,b))*y

而且x,y为整数  我们可以得到  x/y==b/gcd(a,b)  /   a/gcd(a,b) 

这时  x每次减少 b/gcd(a,b)   y只需增加 a/gcd(a,b)  就可以使得等式平衡。  那为什么我们不约掉gcd(a,b)?

因为x越小,我们得到的最小整数解就会越小。。。。

这时我们让x0不断减 x  (x=b/gcd(a,b)) 直到    x0-i*x>=0 && x0-(i+1)*x<0  (i为减x的次数) 这时得到的就是最小整数解

我们可以让 outcome=x0%x  这时就是答案了(等等 我们又错过了什么?)

假如x0为负数怎么办?  所得outcome=x0%x   为负数(c语言的规则) 这时我们只需要x0+x就可以得到正数了

综上所述:我们可以把x0为正,为负的情况综合起来,得到的表达式如下:

[cpp]  view plain  copy   int main()   {        d=exgcd(a,b,x,y);        if(c%d==0)        {              x*=c/d;                 t=b/d;            x=(x%t+t)%t;            printf("%d\n",x);         }   }  

终于来到正题了。。。a,b,c可以为负数,怎么办?这时gcd(a,b) 都可能是负数

其实。。。。。。。

当t<0 时  我们把  t=-t  然后按照上面的方法做就行了。。。。。。。。。。。(没理由。。。尴尬)

[cpp]  view plain  copy   #include<cstdio>   #include<cstring>   using namespace std;   #define LL long long   LL exgcd(LL a,LL b,LL &x,LL &y)   {       LL d=a;       if(b!=0)       {           d=exgcd(b,a%b,y,x);           y-=(a/b)*x;       }       else       {           x=1;           y=0;       }       return d;    }   int main()   {       LL a,b,c,d,x,y;       while(~scanf("%lld%lld%lld",&a,&b,&c))       {           if(a==0&&b==0)           {               if(c==0)               printf("0\n");               else               printf("-1\n");               continue;            }           if(a==0)           {               if(c%b==0)               printf("0\n");               else               printf("-1\n");               continue;                      }           if(b==0)           {               if(c%a==0&&c/a>=0)               printf("%lld\n",c/a);               else               printf("-1\n");               continue;           }           d=exgcd(a,b,x,y);           if(c%d!=0)           {               printf("-1\n");           }           else           {               x*=c/d;               LL t=b/d;               if(t<0)               t=-t;               x=(x%t+t)%t;               printf("%lld\n",x);           }       }    }   下面附上一道题目:

扩展欧几里德

Time Limit: 1000ms Memory Limit: 65536KB 64-bit integer IO format:  %lld      Java class name:  Main Submit  Status

Sample Input

1 1 1

Sample Output

0
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