C++ 最大公约数与最小公倍数

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C++ 最大公约数与最小公倍数。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

(一)简单的两个正整数  求 最大公约数 (引入专题)

c++求最大公约数和最小公倍数,算法笔记,c++,算法,数据结构

思路:

根据 “欧几里得算法”  ,即 “辗转相除法” 原理如下:

题意: 求出   a  , b  两个正整数的最大公约数

设  k = a / b,   r = a % b

即    a = k * b + r

又设  d  为 a 和 b 的一个公约数

那么由  r = a - k * b,  可知 d 也是 r 的一个公约数

所以 d 是 b  和 r 的一个公约数

又因为  r = a % b, 所以 d 也是 b 和 a % b 的一个公约数

所以 d 是 a 和 b 的公约数,也是 b 和 a % b 的公约数

因为 d 的任意性,所以 a 和 b 的公约数 都是 b 和 a % b 的公约数

由 a = k * b + r ,同理可以证明: b 和 a % b 的公约数 都是 a 和 b 的公约数

所以 a 和 b 的公约数与 b 和 a % b 的公约数 全部相等,所以最大公约数也相等。

所以     Gcd(a,b) == Gcd(b,a % b)

根据以上证明,得出规律:

如果 a < b 那么结果是  a 和 b  之间的数值交换  即  a % b = a,  Gcd(b, a % b) == Gcd(b,a)

如果 a > b   那么 根据 Gcd(a,b) == (b,  a%b) 进行规模的减小,此时需要一个递归边界

这个递归边界就是 : Gcd(a,0)   因为 0 和任意一个整数 a 的最大公约数 就是 a  (注:不是 0)

所以总结如下:

1、 递归方式:Gcd(a,b) == Gcd(b,a % b)

2、递归边界: Gcd(a,0) == a

函数代码实现如下:

int Gcd(int a, int b)
{
	if (b == 0)
		return a;
	else
		return Gcd(b, a % b);
}

化简写法:

int Gcd(int a, int b)
{
	return !b ? a : Gcd(b, a % b);
}

(一)解题源码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int Gcd(int a, int b)
{
	return !b ? a : Gcd(b, a % b);
}

int main()
{
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	cout << Gcd(a, b) << endl;
	return 0;
}

(二)求 多个数值 的最大公约数

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思路:

根据 (一)简单的两个正整数  求 最大公约数 (引入专题) 的 对两个正整数的最大公约数 证明详解,我们可以得知:

设  求出  a,b,c 三个数值的 最大公约数

我们 根据  (一)   最后得出   Gcd(a,b) == d  ,最后 b == 0

这时,我们可以换个角度去理解  求出了 a 和 b 最大公约数 d  后,令 b == c 

此时 b  != 0,继续  辗转相除   最后  b == 0,得出  最终就可以得出  a,b,c 三个数值的 最大公约数了

代码实现如下:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-738803.html

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int Gcd(int a, int b)
{
	return !b ? a : Gcd(b, a % b);
}

int main()
{
	int n;
	int num;		// 需求的数字
	int a = 0, b = 0;
	int gcd = 0;	// 存储 结果 最大公约数
	cin >> n;		// 输入 需求 的 n 个整数
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		cin >> num;		// 输入 需求的数字
		if (!a)		// 判断 a 是否为 0,是 则 赋值新的需求数字
			a = num;
		else
			b = num;	// 判断 b 是否为 0,是 则 赋值新的需求数字
		if (i >= 1) {		// 输入完 两个 需求的数字后 开始 求 公约数
			gcd = Gcd(a, b);		// 求得公约数后,存储好结果
			a = gcd;	// 由于函数的性质,变的是形参a,所以我们要 做到 实参与形参一致
			b = 0;		// 由于函数的性质,变的是形参b,所以我们要 做到 实参与形参一致
		}
	}
	cout << gcd << endl;		// 输出结果
	return 0;
}

(三) 求两个正整数的最小公倍数

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思路:

最小公倍数的求解,是在最大公约数的基础上进行的,当得到 a 和 b 的最大公约数 d 后,

我们的最小公倍数就是 a * b / d,这个公式我们可以通过集合去理解:

c++求最大公约数和最小公倍数,算法笔记,c++,算法,数据结构

 通过上面的图,我们可以知道, 最大公约数 d  是  a 和 b 的交集,而 最小公倍数 就是我们 a 和 b的并集,所以要得到最小公倍数,a * b 时,会使 公因子 多计算了一遍,因此要除掉一次公因子,所以就得到了    最小公倍数: a * b / d

又由于  a * b 时,当数值比较大时,可能会使 计算结果溢出,所以更恰当的写法是:a / d * b

因为 d 为 a 和 b 的最大公约数,所以, a / d 一定可以整除。

所以最小公倍数的函数是:

int Lcm(int a, int b)
{
	return a / Gcd(a, b) * b;
}

所以代码实现如下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int Gcd(int a, int b)
{
	return !b ? a : Gcd(b, a % b);
}

int Lcm(int a, int b)
{
	return a / Gcd(a, b) * b;
}

int main()
{
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	cout << Lcm(a, b) << endl;

	return 0;
}

(四)求多个正整数的最小公倍数

c++求最大公约数和最小公倍数,算法笔记,c++,算法,数据结构

 思路:

与求多个数值的最大公约数的思路大致相似,当我们求出其中的两个数值的最小公倍数后,将该最小公倍数看做独立的一个数值,相继与剩余的多个数值,进行相继的求最小公倍数数值,最后得出结果多个数值的最小公倍数。

代码实现如下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int Gcd(int a, int b)
{
	return !b ? a : Gcd(b, a % b);
}

int Lcm(int a, int b)
{
	return a / Gcd(a, b) * b;
}

int main()
{
	int n;
	int num;
	int lcm = 0;
	int a = 0, b = 0;
	cin >> n;

	for (int i = 0; i < n; i++) {
		cin >> num;
		if (!a)
			a = num;
		else
			b = num;
		if (i >= 1) {
			lcm = Lcm(a, b);
			a = lcm;
			b = 0;
		}
	}
	cout << lcm << endl;
	return 0;
}

到了这里,关于C++ 最大公约数与最小公倍数的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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