欧几里得算法
1. 算法简介
欧几里得算法是用来求解两个正整数的最大公约数(Greatest Common Divisor)的算法。
2. 算法过程
来源于百度百科。
假如需要求 1997 和 615 两个正整数的最大公约数,用欧几里得算法,是这样进行的:
1997 / 615 = 3 (余 152)
615 / 152 = 4(余7)
152 / 7 = 21(余5)
7 / 5 = 1 (余2)
5 / 2 = 2 (余1)
2 / 1 = 2 (余0)
至此,最大公约数为1
以除数和余数反复做除法运算,当余数为 0 时,取当前算式除数为最大公约数,所以就得出了 1997 和 615 的最大公约数 1。
3. 算法证明
证明:(gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)) 。
假设 (a = kb + r)。((a, b, k, r) 都是正整数,且 (r < b))
那么 (r = a mod b)。
假设 (d) 是 (a, b) 的一个公约数,而 (r = a - kb)。
那么有 (frac{r}{d} = frac{a}{d} - frac{kb}{d} = m)。由等式右边可知:(m) 是一个正整数。
因此 (d) 是 (r) 的因子,也就是说 (d) 是 (b) 和 ((a mod b)) 的公约数。
那么我们得到结论一:对于任意一个((a,b))的公约数,他一定也是((b,a mod b)) 的公约数。
接下来假设 (d) 是 ((b,a mod b)) 的一个公约数,将 (r = a - kb) 两边同时除以 (d),即:(frac{r}{d} = frac{a}{d} - frac{kb}{d}).
由于 (r = a mod b),即 (d) 是 (r) 的因子,那么等式右边一定是一个整数,又由于 (d) 是 (b) 的约数,那么 (frac{kb}{d}) 一定是一个整数,那么 (frac{a}{d}) 也一定是一个整数,即 (d) 是 (a) 的因子,也就是说 (d) 是 ((a,b)) 的公约数。
那么我们得到结论二:对于任意一个((b,a mod b)) 的公约数,他一定也是((a,b)) 的公约数。
由结论一和结论二可以得出:(gcd(a, b) = gcd(b, a mod b))。
4. 具体代码
int gcd(int a, int b) {
if (b == 0) return a;
return gcd(b, a % b);
}