数学背景:


整除的定义:

    任给两个整数a,b,其中b≠0,如果存在一个整数q使得等式

                                       a = bq

    成立,我们就说是b整除a,记做b|a.

  性质1:如果c|a,c|b,且对于任意的整数m,n,则有c|ma + nb

  证明: 利用上述定义进行证明

            因为c|a ,c|b,所以有a = c*q,b = c*q,

            对于任意m,n有,ma+nb = m(c*q) + n(c*q) = c(m*q + n*q),

            因为m*q +n*q为整数,很显然有 c|ma + nb .

  带余除法: 设a,b 是两个整数,其中b > 0 ,则存在两个唯一的整数q和r,使得

                              a = b*q + r,          0≤ r < b

                   成立.

  公因数和最大公因数的定义:

    设a,a,a,......,a是n个不全为0的整数,若整数d是它们之中每一个数的因数,那么d就叫做a,a,a,......,a的一个公因数.这时它们的公因数只有有限个,整数a,a,a,......,a的公因数中最大的一个叫做最大公因数,记做(a,a,a,......,a),若(a,a,a,......,a)=1,我们说a,a,a,......,a互素.

  定理1:设a,b,c是任意三个不全为零的整数,且 a = bq + c,其中q是整数,则(a,b) = (b,c).也就是说,a和b的最大公因数等于b和c的最大公因数.

  证明: 因为(a,b)是a和b的最大公因数,所以(a,b)|a,且(a,b)|b,由于c = a - bq,所以由性质1可以知道(a,b)|c,所以可以看到,(a,b)是b,c的一个公因数,而由公因数的定义可以知道 (b,c)是b,c的最大公因数,任何公因数都是小于最大公因数的,所以(a,b) ≤ (b,c).

    同样的道理可以证明 (b,c) ≤(a,b).

            因此有(a,b) = (b,c)

辗转相除法:给任意整数 a > 0,b >0, 由带余除法,有以下等式

                    a = b*q + r,     0 < r < b,

                    b = r*q + r,    0 < r < r,

                    r = r*q + r,   0 < r < r,

                    ......

                    r =  r*q+ r , 0< r<r

                    r= r*q+ r  ,r= 0

                   因为 b> r > r > r >....,故经过有限次带余除法以后,总可以得到一个余数为0,上面r= 0

                  由上面的定理1可以知道,(a,b) = (b,r) = (r,r) = ....= (r,r) = (r,r) = (r,0) = r

                  所以要想求a,b得最大公因数,就需要不断的使用带余除法,直到余数为0,就可以得到a,b的最大公因数.

举例:


    使用辗转相除法求 288 和 158 的最大公因数

    288  = 158 * 1 + 130

    158  = 130 * 1 + 28

    130 =  28 * 4 + 18

    28 =18 * 1 + 10

    18 = 10 * 1 + 8

    10 = 8 * 1 + 2

    8 = 2 * 4

    所以(288,158) = (158,130) = (130,28) = (28,18)=(18,10)=(10,8)=(8,2)=(2,0)=2

python 实现:


递归

def gcd(a,b):
if b == 0 : return a
return gcd(b,a % b)

迭代

def gcd(a,b):
while b != 0:
a,b = b,a%b
return a
05-11 10:48