P1516 青蛙的约会

题目描述

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。

输入格式

输入只包括一行五个整数 x,y,m,n,L。

输出格式

输出碰面所需要的次数,如果永远不可能碰面则输出一行一个字符串 Impossible

输入输出样例

输入 #1

1 2 3 4 5

输出 #1

4
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long l;
l exgcd(l a,l b, l &x,l &y){
	if(b==0){
		x=1;y=0;
		return a;
	}
	l d=exgcd(b,a%b,y,x);
	y-=a/b*x;
	return d;
}
int main(){
	l x,y,m,n,L,s,t;
	cin>>x>>y>>m>>n>>L;
	l d=exgcd(m-n,L,s,t);
	if((y-x)%d!=0){
		cout<<"Impossible";
		return 0;
	}
	cout<<((s*(y-x)/d)%abs(L/d)+abs(L/d))%abs(L/d);
	return 0;
}

说明/提示

对于 100% 的数据,1≤x=y≤2×109,1≤m,n≤2×109,1≤L≤2.1×109。

青蛙约会”通常是一个经典的算法题或者是程序设计题目,在C语言中可以用于练习循环、条件判断以及简单的数学运算能力。 ### 题目背景: 两只青蛙在网上相识了,它们约定在线下见面。但是由于这两只青蛙分别位于两个不同的池塘边,并且只能按照一定的步长跳跃前进,因此需要计算出它们何时能够相遇。 假设第一只青蛙A从坐标X开始,每次跳跃M的距离;第二只青蛙B从坐标Y开始,每次跳跃N的距离。两条跑道长度都为L(即两蛙在一个环形轨道上运动)。求解两只青蛙经过多少次跳跃之后会首次相遇? --- #### 算法思路: 这是一个基于同余定理的问题。我们可以将其转化为寻找最小正整数t使得下面等式成立: ``` (X + t * M) % L == (Y + t * N) % L ``` 整理得到: ``` (t * M - t * N) % L = Y - X ``` 设 `D = M - N` 和 `R = Y - X`, 则问题变成找到满足 `(t * D) % L = R` 的最小非负整数`t`. 为了有效解决此方程,我们需要使用**扩展欧几里得算法**(Extended Euclidean Algorithm),通过它不仅可以验证是否有解还可以直接获得解答。 如果 gcd(D,L)|R (gcd代表最大公约数),则存在解决方案。否则无解,表示这两只青蛙永远无法相遇。 --- ##### C语言代码示例 ```c #include <stdio.h> // 扩展欧几里德算法 int ex_gcd(int a, int b, int *x, int *y){ if(b == 0){ *x = 1; *y = 0; return a; } else{ int r = ex_gcd(b, a%b, x, y); int temp = *x; *x = *y; *y = temp - a/b*(*y); return r; } } void frogMeeting(int x,int y,int m,int n,int l){ int d=m-n,r=y-x,g,x0,y0,k,t; g=ex_gcd(d,l,&x0,&y0); // 调用扩展欧几里德 if(r%g!=0){ // 如果r不是g的倍数,则无解 printf("They cannot meet.\n"); }else{ // 否则有解 k=r/g*x0; // 计算特解k*r/g=x0*(d/l)*l+r t=(long long)(l/g)*(k%(l/g)); // 最小正整数解 printf("Frogs will first meet after jumping for %lld times.",(unsigned long long)t); } } int main(){ int x=1,y=2,m=3,n=4,l=5; frogMeeting(x,y,m,n,l); return 0; } ``` 上述代码实现了利用扩展欧几里德算法求解两只青蛙在给定条件下多久能第一次相遇的功能。 ---
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