最大公约数问题

问题描述

写一个程序, 求两个正整数的最大公约数。如果两个正整数都很 大 ,有什么简单的算法吗?
例如,给定两个数 1 100 100 210 011,120 200 021,求出其最大的公约数

 

解法一

public int gcd(int x, int y){
	return y == 0 ? x : gcd(y, x % y);
}

解法二

public int gcd(int x, int y){
	if(x < y){
		return gcd(y, x);
	}else if(y == 0){
		return x;
	}else{
		return gdc(x - y, y);
	}
}

 

 

# 题目重述 输入两个正整数,计算它们的最大公约数(GCD)。例如:36 和 24 的最大公约数为 12。 使用**辗转相除法**(欧几里得算法)实现。 --- # 详解 我们来一步一步解释这个“最大公约数问题的解法。 --- ### ✅ 什么是最大公约数? > **最大公约数(GCD)**:两个数中**最大的公共因数**。 比如: - 36 的因数:1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36 - 24 的因数:1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 → 公共因数有:1, 2, 3, 4, 6, 12 → 最大的是 **12**,所以 $\gcd(36, 24) = 12$ --- ### 🔍 如何高效求 GCD?用“辗转相除法” 也叫**欧几里得算法**,核心思想是: > $$\gcd(m, n) = \gcd(n, r)$$ 其中 $r = m \% n$(即 $m$ 除以 $n$ 的余数) 不断用“除数”和“余数”进行替换,直到余数为 0,此时的除数就是最大公约数。 --- ### 🔄 算法过程演示:以 $m=36$, $n=24$ 为例 | 步骤 | 计算 | 说明 | |------|------|------| | 1 | $36 ÷ 24 = 1$ 余 $12$ → $r = 12$ | 更新:$m = 24$, $n = 12$ | | 2 | $24 ÷ 12 = 2$ 余 $0$ → $r = 0$ | 余数为 0,停止! | ✅ 此时 $n = 12$,就是最终结果 → 输出 `12` --- ### 💡 为什么这个方法有效? 因为: - 两个数的最大公约数,等于其中较小数与它们余数的最大公约数。 - 比如:$\gcd(36,24) = \gcd(24,12) = \gcd(12,0)$ - 当第二个数变成 0 时,第一个数就是 GCD。 📌 类似“剥洋葱”,一层层缩小问题规模。 --- ### ✅ C语言代码实现(来自文档) ```c #include <stdio.h> int main() { int m, n, r; scanf("%d %d", &m, &n); // 输入两个正整数 while ((r = m % n) != 0) { // 取余,判断是否为0 m = n; // 辗转迭代:m ← n n = r; // n ← r } printf("%d\n", n); // 此时 n 就是最大公约数 return 0; } ``` --- ### 🧠 代码逻辑解析 1. **输入两个数**:`m` 和 `n` 2. **进入循环**:计算余数 $r = m \% n$ - 如果 $r \ne 0$:继续迭代 - 把 `n` 赋给 `m` - 把 `r` 赋给 `n` - 如果 $r = 0$:跳出循环,当前 `n` 就是 GCD 3. **输出 `n`** --- ### 🧪 举个例子:$m=48$, $n=18$ | 迭代次数 | m | n | r = m % n | 是否继续 | |----------|----|----|-----------|----------| | 初始 | 48 | 18 | 12 | 继续 | | 1 | 18 | 12 | 6 | 继续 | | 2 | 12 | 6 | 0 | 停止 | → 输出 `6` ✅ --- ### ⚠️ 注意事项 - 输入必须是正整数。 - 如果输入顺序颠倒(比如 $m < n$),也没关系,第一次取余会自动交换角色: - 比如 $m=12, n=36$ → $12 \% 36 = 12$ → 下一轮变成 $m=36, n=12$,正常继续。 --- # 知识点 - **最大公约数定义**:两个数中共有的最大因数,记作 $\gcd(m,n)$。 - **辗转相除法原理**:基于 $\gcd(m,n) = \gcd(n, m\%n)$ 的数学性质。 - **模运算应用**:通过取余不断缩小数值,快速逼近结果。
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