青蛙的约会
两只青蛙在网上相识了,它们聊得很开心,于是觉得很有必要见一面。它们很高兴地发现它们住在同一条纬度线上,于是它们约定各自朝西跳,直到碰面为止。可是它们出发之前忘记了一件很重要的事情,既没有问清楚对方的特征,也没有约定见面的具体位置。不过青蛙们都是很乐观的,它们觉得只要一直朝着某个方向跳下去,总能碰到对方的。但是除非这两只青蛙在同一时间跳到同一点上,不然是永远都不可能碰面的。为了帮助这两只乐观的青蛙,你被要求写一个程序来判断这两只青蛙是否能够碰面,会在什么时候碰面。
我们把这两只青蛙分别叫做青蛙A和青蛙B,并且规定纬度线上东经0度处为原点,由东往西为正方向,单位长度1米,这样我们就得到了一条首尾相接的数轴。设青蛙A的出发点坐标是x,青蛙B的出发点坐标是y。青蛙A一次能跳m米,青蛙B一次能跳n米,两只青蛙跳一次所花费的时间相同。纬度线总长L米。现在要你求出它们跳了几次以后才会碰面。
Input
输入只包括一行5个整数x,y,m,n,L,其中x≠y < 2000000000,0 < m、n < 2000000000,0 < L < 2100000000。
Output
输出碰面所需要的跳跃次数,如果永远不可能碰面则输出一行"Impossible"
Sample Input
1 2 3 4 5
Sample Output
4
思路:欧几里得扩展算法(扩展GCD):用ax+by=c求解x,y;
扩展GCD使用注意:
1.变量都为整数
2.c是(ax+by)最大公因数的倍数,也可以理解为c是a,b最大公因数的倍数,即gcd(a,b)|c;
扩展GCD模板:
ll exgcd(ll a, ll b, ll &x, ll &y)
{
if(b==0)
{
x=1;
y=0;
return a;
}
ll r=exgcd(b, a%b, x, y);
ll t=x;
x=y;
y=t-(a/b)*y;
return r;
}
模板解释:
我们设a>b
可以容易得:当x=1,y=0时,gcd(a,b)=a;
否则:由欧几里得算法(辗转相除法)可得:gcd(a,b)=gcd(b,a%b)
所以 ax1+by1=bx2+(a%b)y2;
又由 a%b=a-(a/b)b;
所以 ax1+by1=bx2+(a-(a/b)b)y2
移项可得:ax1+by1=ay2+b(x2-(a/b)y2
由对应项相等得:x1=y2,y1=x2-(a/b)y2
本题详细思路:1.因为青蛙碰面,我们容易得出(x+mt)mod L=(y+nt) mod L(t为跳跃次数)
2.现在我们来推具体公式:
取余操作可转换为:
(x+mt)-(y+nt)=kL;
(m-n)t-kL=y-x;
a=m-n,b=-L,c=y-x;
方程则变为便准方程:ax+by=c;
3.套用扩展GCD模板公式
#include <iostream>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
#include<stack>
#define INF 0x3f3f3f3f
#define me(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
#define X 200907
typedef long long ll;
const int maxn=1e3+10;
using namespace std;
ll x1,a,b,c,y11;
ll gcd(ll a,ll b,ll &x1,ll &y11)
{
if(b==0)
{
x1=1;
y11=0;
return a;
}
ll res=gcd(b,a%b,x1,y11);
ll t;
t=x1;
x1=y11;
y11=t-a/b*y11;
return res;
}
int main()
{
ll x,y,m,n,l;
scanf("%lld%lld%lld%lld%lld",&x,&y,&m,&n,&l);
a=m-n;
b=l;
c=y-x;
if(a<0)
{
a=-a;
c=-c;
}
ll ans=gcd(a,b,x1,y11);
if(c%ans!=0)
printf("Impossible\n");
else
printf("%lld\n",((x1*(c/ans))%(b/ans)+(b/ans))%(b/ans));
return 0;
}
注:x1*(c/ans))%(b/ans)+(b/ans))%(b/ans)为最小正整数解的公式
ax+by=c中,X(min)=(x%i+i)%i,i=b/gcd(a,b)
通解为:X(k)=x+ki