数论学习之欧几里得的应用

Posted 2020-08-19 Soda

扩展欧几里德算法的应用：1.求二元一次方程 ax + by = c 的整数解

定理：对于整数方程ax + by = c，若c mod Gcd(a, b) == 0，则该方程存在整数解，否则不存在整数解。

    设d = gcd(a,b), a‘ = a/d,  b‘ = b/d, 则方程变形为 d(a‘x + b‘y) = c
    若方程有整数解，则 d|c, 否则无解.
    设c‘ = c/d, 则方程 ax + by = c等价于 a‘x + b‘y = c‘
    因为gcd(a‘,b‘) = 1, 则我们可以求得 a‘x + b‘y = gcd(a‘,b‘) = 1 的解，

    即 ax + by = gcd(a,b) = d的解 x，y。
    则c‘x, c‘y就是 ax + by = c 的一组解。
    xx = c‘x + b‘t,  yy = c‘y - a‘t   t∈Z就是所有满足条件的解。

1. #include<cstdio>  
2.   
3. int x,y,a,b,c;  
4.   
5. int extended_euclid(int a,int b,int &x,int &y)    
6. {    
7.     if(b==0)  //即gcd(a,b)=a     
8.     {    
9.         x=1;y=0;    
10.         return a;    
11.     }    
12.     int n=extended_euclid(b,a%b,x,y);  //最大公约数相等      
13.     int k=x;    
14.     x=y;    
15.     y=k-a/b*y;    
16.     return n;    
17. }    
18.    
19. bool kk(int a,int b,int c,int &x,int &y)  //ax+by=c     
20. {    
21.     int n=extended_euclid(a,b,x,y);    
22.     if(c%n) return 0;  //c不是最大公约数时无解      
23.     int k=c/n;    
24.     x*=k;y*=k;    
25.     return 1;    
26. }    
27. int main()  
28. {  
29.     scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);  
30.     if(!kk(a,b,c,x,y)) printf("Impossible\n");  
31.     else printf("x=%d y=%d\n",x,y);  
32.     return 0;  
33. } 

之前的是摘抄，下面都是自己的感悟：
求解方程 a*x ≡ b (mod n)

e      a*x – y*n = b,这个就是二元一次方程组，用扩欧

e      如果方程有解，则b%(gcd(a,b))==0，如果不为0，则代表无解

e      否则用扩欧(a,n,x,y);,解出一组x,y  代表a*x – y*n = b

 

下面给出一份求解a*x ≡ 1 (mod b) 的最小整数解的代码

#include <iostream>

#include <stdio.h>

#include <algorithm>

using namespace std;

int ex1 (int a,int b,int &x,int &y)

{

         if (b == 0)

         {

                   x = 1,y = 0;

                   return a;

         }

         else

         {

                   int gcd1 = ex1(b,a%b,x,y);//

                   int k = x;

                   x = y;

                   y = k-(a/b)*y;

                   return gcd1;

         }

}

int main ()

{

    int a,b,x,y;

    cin >>a>>b;

    int ans = ex1 (a,b,x,y);

    if (1%ans!=0)cout <<"No answer"<<endl;

    else

    {

        x = x%b;

        while (x<0)x+=b;

        cout <<x<<endl;

    }

    return 0;

}