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数论四大定理——裴蜀定理

时间:2024-09-01 16:50:02浏览次数:11  
标签:小凯 数论 定理 样例 long 金币 int 裴蜀

好久不见,开学和假期天天搞csp实在没时间搞CSDN,终于抽出一点时间来写会文章了。

我们先来看一道NOIP提高组的题目

题目描述

小凯手中有两种面值的金币,两种面值均为正整数且彼此互素。每种金币小凯都有无数个。在不找零的情况下,仅凭这两种金币,有些物品他是无法准确支付的。现在小凯想知道在无法准确支付的物品中,最贵的价值是多少金币?

注意:输入数据保证存在小凯无法准确支付的商品。

输入格式

两个正整数 a 和 b,它们之间用一个空格隔开,表示小凯中金币的面值。

输出格式

一个正整数 N,表示不找零的情况下,小凯用手中的金币不能准确支付的最贵的物品的价值。

输入输出样例

输入 #1

3 7

输出 #1

11

【数据范围与约定】

对于 30% 的数据: 1≤a,b≤50。

对于 60%的数据: 1≤a,b≤10^4

对于100%的数据:1≤a,b≤10^9

10^9次方的数据范围,大家是不是觉得很难,那我们先看一下代码。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
long long a, b;
int main() {
	cin >> a >> b;
	cout << a * b - a - b;
	return 0;
}
这就AC代码啦,实际就两行,那这是怎么推出来的呢?我们先做几组样例
样例1:4 7   样例2:2 3   样例2: 5 7
我们先硬算一下
第一组 16,第二组 1,第三组23
相信有的同学已经看出来就是两数之积减两数之和,这就是在数论四大定理中的裴蜀定理基础上证明出来的。

裴蜀定理:ax+by=gcd(a,b)   该等式一定有整数解
为什么呢?
我们用更相减损证明一下
更相减损:a,b的d(最大公约数)=b,a-b的最大公约数
那b,a-b的d也等于a-b,b-(a-b)的d吗?那最后不就是我们要的x,y的解吗?
更相减损的一直减,也可与简化为辗转相除,我们来看一下简化过程。
(余的数学形式:a-a/b(整除)*b)
bx'-(a-a/b*b)y' = d (因为x,y会变,所以是x',y')
那x',y'倒退回x,y的方程只需要提取b就好了
x = y';
y = x' - a / b * y';
那这用递归实现是个倒序遍历,
一下就是代码
#include <iostream>
using namespace std;
int x, y;
void exgcd(int a, int b) {
	if (b == 0) {
		x = a;
		y = 0;//y为任意值都有解
	}
	else {
		exgcd(b, a % b);
		int x0 = x, y0 = y;
		x = y0;
		y = x0 - a / b * y0;
	}
}
int main() {
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	exgcd(a, b);
	cout << x << ' ' << y;
	return 0;
}
返回题目
也可以转换为裴蜀定理
ax+by=1(a,b互质)  只是想,x,y不仅要是整数,还要是正整数。
我们反面思考
只有x,y都为-1是最大
在什么时候都可以凑出来呢?
在a,b最小公倍数时就可以了,两数互质,所以是a*b
那整数解最大减去负数解最大就是此题答案了
但a,b最大为10^9所以要开long long,此时你就具有AC这道NOIP提高组题目的能力啦!

标签:小凯,数论,定理,样例,long,金币,int,裴蜀
From: https://blog.csdn.net/m0_73438757/article/details/141783255

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