【模板】最大公约数

本文深入探讨了欧几里德算法,一种用于计算两整数最大公约数的经典数学算法。通过两种不同的证明方法,详细解释了算法原理,并提供了C++实现代码。

原理:
欧几里德算法又称辗转相除法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。 
gcd(a,b)=gcd(b,a mod b);

证明一:

证明:a可以表示成a = kb + r,则r = a mod b

假设d是a,b的一个公约数,则有

d|a, d|b,而r = a - kb,因此d|r

因此d是(b,a mod b)的公约数

假设d 是(b,a mod b)的公约数,则

d | b , d |r ,但是a = kb +r

因此d也是(a,b)的公约数

因此(a,b)和(b,a mod b)的公约数是一样的,其最大公约数也必然相等,得证。

证明二:

第一步:令c=gcd(a,b),则设a=mc,b=nc

第二步:可知r =a-kb=mc-knc=(m-kn)c

第三步:根据第二步结果可知c也是r的因数

第四步:可以断定m-kn与n互素【否则,可设m-kn=xd,n=yd,(d>1),则m=kn+xd=kyd+xd=(ky+x)d,则a=mc=(ky+x)dc,b=nc=ycd,故a与b最大公约数≥cd,而非c,与前面结论矛盾】

从而可知gcd(b,r)=c,继而gcd(a,b)=gcd(b,r),得证

知识点:a=mc,b=nc,如果m,n互质,则gcd(a,b)=c。

注意:两种方法是有区别的。

#include<iostream>
using namespace std;
int gcd(int a,int b)
{
	if(b==0) return a;
	else return gcd(b,a%b);
	//return b==0?a:gcd(b,a%b); 
}
int gcd2(int a,int b)
{
	while(b!=0)
	{
		int t=a%b;
		a=b;
		b=t;
	}
	return a;
}
int main(void)
{
	int m,n;
	while(cin>>m>>n)
	{
		cout<<gcd2(m,n)<<endl;
	}
	return 0;
}

 

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