gcd(a,

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/20 08:30:22
gcd(a,

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gcd(a,
历史上第一个称得上算法的好像就是这个欧几里得算法,其实就是地球人都知道的辗转相除,不要小看她,她是很美的.
  简单的描述就是,记gcd(a,b)表示非负整数a,b的最大公因数,那么:gcd(a,b)=gcd(b,a%b)或者gcd(a,0)=gcd(0,a)=a.
  写成程序很简单,不管是用递归还是循环:
  int gcd(int a,int b)
  {
  if(a==0)
  return b;
  if(b==0)
  return a;
  return gcd(b,a%b);
  }
  设有两个数num1和num2,假设num1比较大.令余数r = num1 % num2.
  当r == 0时,即num1可以被num2整除,显然num2就是这两个数的最大公约数.
  当r != 0时,令num1 = num2(除数变被除数),num2 = r(余数变除数),再做 r = num1 % num2.递归,直到r == 0.
  以上数学原理可以用具体的两个数做一下分析,这样容易理解.
  代码实现(求最大公约数):
  不仅算法形式简单,而且效率很高,我不知道具体是多少复杂度的,我只知道效率很高;)
  前天看RSA算法,是非对称加密的标准算法,其实算法很简单:
  找到两个素数p,q,再找一个数r,使gcd(r,(p-1)(q-1))=1,也就是说互素,然后再找一个数m,使rm=1(mod (p-1)(q-1)),然后再作乘法n=pq,然后把pq丢掉,最好是让任何人都不知道,包括自己(免得说梦话的时候被人听到),然后手里拿到r,m,n,r就是Private Key,只有你知道,而m,n就是Public Key.设信息为a,加密过程:a^r=b (mod n),b就是密文,解密过程:b^m=a(mod n),反过来用m加密,用r解密是一样的.
  书上说由gcd(r,(p-1)(q-1))=1到求m,使rm=1(mod (p-1)(q-1))是很容易的,就用辗转相除,我想了好久才想到一个方法.
  问题:如果gcd(a,b)=1,求x,使ax=1(mod b)
  由gcd(a,b)=1可知x是一定存在的,因为前式等同于:存在这样的x,y使ax+by=1,把by拿过去就是ax=-yb+1,即ax=1(mod b)
  我令r0=a,r1=b,开始辗转相除
  r0=q2r1+r2
  r1=q3r2+r3
  ……
  r(s-1)=q(s+1)r(s)+r(s+1),r(s+1)=1(一定存在着某个r(s+1)=1)
  再把余数专门写到一边:
  r0=a
  r1=b
  r2=r0-q2r1
  r3=r1-q3r2
  ……
  1=r(s+1)=r(s-1)-q(s+1)r(s)
  后面的式子是关于前面的式子的多项式,而最开始是a和b,由最后一个式子就可以证明一定存在1=ax+by,它们都是关于a,b的一次多项式,那如何求x?把前面的式子代到后面,一个一个代,但是你会发现很复杂,不太容易求,于是我想到的就是同样的办法迭代.
  设经过从前面的式子的代换,可以得到r(n)=x(n)a+y(n)b,那么有
  r(n+1)=r(n-1)-q(n+1)r(n)
  =x(n-1)a+y(n-1)b-q(n+1)(x(n)a+y(n)b)
  =(x(n-1)-q(n+1)x(n))a+(...)b
  于是得到x(n)的迭代式:x(n)=x(n-2)-q(n)x(n-1),同时有初值x0=1,x1=0,而q(n)=[r(n-2)/r(n-1)],于是x(n)是确定可求的.一个小小的问题是这样求出的x可能是负数,很简单,在mod b的情况下只需要加上b就行了.
  代码:
  #include
  #include
  int euc(int r1,int r2,int x1,int x2)
  {
  if(r2==1)
  return x2;
  if(r2==0)
  return 0;
  return euc(r2,r1%r2,x2,x1-r1/r2*x2);
  }
  int euclid(int a,int b)
  {
  assert(a>0&&b>0);
  int x=euc(b,a%b,0,1);
  if(x>a>>b;
  x=euclid(a,b);
  if(x==0)
  cout