最大公约数(性能)
来源:互联网 发布:卸载软件需要密码 编辑:程序博客网 时间:2024/06/15 05:15
首先列2个定理
第一个定理
辗转相除法, 又名欧几里得算法(Euclidean algorithm),目的是求出两个正整数的最大公约数。它是已知最古老的算法, 其可追溯至公元前300年前。
这条算法基于一个定理:两个正整数a和b(a>b),它们的最大公约数等于a除以b的余数c和b之间的最大公约数。比如10和25,25除以10商2余5,那么10和25的最大公约数,等同于10和5的最大公约数。
第二个定理
更相减损术, 出自于中国古代的《九章算术》,也是一种求最大公约数的算法。
他的原理更加简单:两个正整数a和b(a>b),它们的最大公约数等于a-b的差值c和较小数b的最大公约数。比如10和25,25减去10的差是15,那么10和25的最大公约数,等同于10和15的最大公约数。
结合辗转相除和更相减损的代码
首先讲算法流程:
众所周知,移位运算的性能非常快。对于给定的正整数a和b,不难得到如下的结论。其中gcb(a,b)的意思是a,b的最大公约数函数:
当a和b均为偶数,gcb(a,b) = 2*gcb(a/2, b/2) = 2*gcb(a>>1, b>>1)
当a为偶数,b为奇数,gcb(a,b) = gcb(a/2, b) = gcb(a>>1, b)
当a为奇数,b为偶数,gcb(a,b) = gcb(a, b/2) = gcb(a, b>>1)
当a和b均为奇数,利用更相减损术运算一次,gcb(a,b) = gcb(b, a-b), 此时a-b必然是偶数,又可以继续进行移位运算。
代码:
int gcd(int a, int b){ if (a == b) { return a; } if (a == 1 || b == 1) { return 1; } if (a < b) { return gcd(b, a); } if ( !a&1 && !b&1) { return gcd(a >> 1, b >> 1) << 1; } else if (a&1 && !b&1) { return gcd(a, b >> 1); } else if (!a&1 && b&1) { return gcd(a >> 1, b); } else { return gcd(b, a - b); }}
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