求两个正整数的最大公约数

//*********求两个正整数的最大公约数问题***********
//作者:高双
//版本:v1.0
//创建时间:2017年3月17日
//主要功能:
//(1)辗转相除法: ① a%b得余数c 
 //              ② 若c=0,则b即为两数的最大公约数,结束 
//               ③ 若c≠0,则a=b,b=c,再回去执行① 
//(2)相减法 :两整数a和b: 
//           ① 若a>b,则a=a-b 
//           ②  若a=b,则a(或b)即为两数的最大公约数,结束 
//           ③若a≠b,则再回去执行① 
//(3)穷举法: 
//           ① i= a b中的小数 
//           ② 若a,b能同时被i整除,则i即为最大公约数,结束 
//           ③ i--,再回去执行② 

//
//************************************
#include<stdio.h>
int main()
{
    int a,b,h=1;
    int divisor1 (int a,int b);  //函数声明
    int divisor2 (int a,int b);  
    int divisor3 (int a,int b);
    int judge(int a,int b);
    int x,y,z;
    while(h==1)//循环
    {
        printf("请输入两个整数:");
        scanf("%d%d",&a,&b);
        if(judge(a,b)==0)//判断输入数据的正确性
        {
            printf("请输入正确的两个整数\n");     
        }
        else
        {
            x=divisor1 ( a, b);//调用函数
            y=divisor2 ( a, b);
            z=divisor3 ( a, b); 
            printf("辗转相除法求得的最大公因数:%d\n",x);
            printf("相减法求得的最大公因数:%d\n",y);
            printf("穷举法求得的最大公因数:%d\n",z);
            printf("1.下一组数据  2.退出\n");
            scanf("%d",&h);
        }
    }
        return 0;
}
//判断输入整数的正确性
int judge(int a,int b)
{
    if(a>0&&b>0) //a与b都为大于0的整数
        return 1;
    else
        return 0;
}
//辗转相除法求两数的最大公约数
int divisor1 (int a,int b)  
{  
  int  temp;          //定义整型临时变量  
  if(a<b)             //通过比较求出两个数中的最大值和最小值  
  {   
      temp=a;  
      a=b;  
      b=temp;  
    }   
   while(b!=0)           //通过循环求两数的余数,直到余数为0 
   {  
      temp=a%b;  
      a=b;              //变量数值交换  
      b=temp;  
    }  
  return a;            //返回最大公约数到调用函数处  
}  
//相减法求两数的最大公约数
int divisor2 (int a,int b)  
{  
    int  temp;          //定义整型临时变量  

    while(a!=b)       //通过循环求两数的差,直到减数等于差
    {   
        if(a>b)
            a=a-b;
        else
        {
            if(a<b)             //通过比较把较大数赋给a
            {   
                temp=a;  
                a=b;  
                b=temp;  
            } 
            a=a-b;
        }    
    }
    return a;                  //返回最大公约数到调用函数处  



}  
//穷举法求两数的最大公约数
int divisor3 (int a,int b) 
{
    int  temp;          //定义整型临时变量  
    if(a>b)             //通过比较求出两个数中的最大值和最小值  
    {   
        temp=a;  
        a=b;  
        b=temp;  
    } 
    for(int i=a;i>0;i--)
        if(a%i==0&&a&&b%i==0)    //若a,b能同时被i整除,则i即为最大公约数
            break;
    return i;             //返回最大公约数到调用函数处  

}
<think> 根据用户需,需要提供一个使用C++类实现两个正整数最大公约数的代码示例。 结合引用内容,我们通常使用辗转相除法(欧几里得算法)来最大公约数。 我们可以设计一个类,比如叫做`GCDCalculator`,其中包含一个计算最大公约数的成员函数。 为了展示类的封装性,还可以考虑加入一些辅助函数,比如设置数据、获取结果等。 设计思路: 1. 类名:`GCDCalculator` 2. 私有成员变量:两个整数`m_num1`和`m_num2`,用于存储待计算的两个正整数。 3. 公有成员函数: - 构造函数:用于初始化两个正整数。 - 设置两个数的函数(可选)。 - 计算最大公约数的函数:使用辗转相除法(迭代或递归)。 - 可以提供一个打印结果的函数(可选)。 注意:用户要的是类实现,所以我们将计算过程封装在类的成员函数中。 参考引用[2]和[4]中的辗转相除法实现,我们采用迭代方式(避免递归可能导致的栈溢出问题,且迭代效率较高)。 此外,根据引用[2]和[5],我们也可以同时提供最小公倍数的计算,但用户问题只要最大公约数。如果用户需要扩展,可以自行添加。 下面我们提供一个简单的类实现,包含计算最大公约数的功能,并在主函数中演示使用。 注意:最小公倍数与最大公约数有关系:LCM(a,b) = (a*b) / GCD(a,b),但为了防止溢出,可以写成:LCM(a,b) = (a / GCD(a,b)) * b。但本题只要最大公约数。 代码示例: </think> 以下是一个使用C++类实现两个正整数最大公约数的代码示例,采用面向对象的方式封装了辗转相除法(欧几里得算法): ```cpp #include <iostream> #include <stdexcept> class GCDCalculator { private: int num1; int num2; // 辗转相除法的核心算法(欧几里得算法) int calculateGCD(int a, int b) const { while (b != 0) { int temp = b; b = a % b; a = temp; } return a; } public: // 构造函数 GCDCalculator(int n1, int n2) : num1(n1), num2(n2) { if (n1 <= 0 || n2 <= 0) { throw std::invalid_argument("输入必须是正整数"); } } // 计算最大公约数的接口函数 int getGCD() const { return calculateGCD(num1, num2); } // 设置新数值 void setNumbers(int n1, int n2) { if (n1 <= 0 || n2 <= 0) { throw std::invalid_argument("输入必须是正整数"); } num1 = n1; num2 = n2; } // 显示结果 void displayResult() const { std::cout << num1 << " 和 " << num2 << " 的最大公约数是: " << getGCD() << std::endl; } }; int main() { try { // 创建对象并计算 GCDCalculator calc(48, 18); calc.displayResult(); // 更新数值并重新计算 calc.setNumbers(56, 98); calc.displayResult(); // 测试异常处理 GCDCalculator invalid(0, 10); // 会抛出异常 } catch (const std::invalid_argument& e) { std::cerr << "错误: " << e.what() << std::endl; } return 0; } ``` ### 代码说明: 1. **类结构**: - `private` 部分:存储两个整数和核心算法 - `public` 部分:提供操作接口 - 封装了辗转相除法函数 `calculateGCD()` 2. **核心算法**: ```cpp int calculateGCD(int a, int b) const { while (b != 0) { int temp = b; b = a % b; a = temp; } return a; } ``` 基于欧几里得算法:$ \text{gcd}(a, b) = \text{gcd}(b, a \mod b) $,当余数为0时返回除数 3. **输入验证**: ```cpp if (n1 <= 0 || n2 <= 0) { throw std::invalid_argument("输入必须是正整数"); } ``` 确保输入符合正整数 4. **使用示例**: ```cpp GCDCalculator calc(48, 18); calc.displayResult(); // 输出: 48 和 18 的最大公约数是: 6 ``` ### 算法复杂度: - 时间复杂度:$O(\log(\min(a, b)))$ - 空间复杂度:$O(1)$ ### 测试用例: | 输入 | 输出 | |-------|------| | (48, 18) | 6 | | (56, 98) | 14 | | (21, 14) | 7 | | (0, 5) | 抛出异常 | 该实现通过类封装实现了: 1. 数据与操作的绑定 2. 输入验证和异常处理 3. 清晰的接口设计 4. 算法实现的隐藏(封装在私有方法中)
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