hiho一下 第九十五周 数论四·扩展欧几里德

题目 : 数论四·扩展欧几里德

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描述

小Hi和小Ho周末在公园溜达。公园有一堆围成环形的石板,小Hi和小Ho分别站在不同的石板上。已知石板总共有m块,编号为 0..m-1,小Hi一开始站在s1号石板上,小Ho一开始站在s2号石板上。

小Hi:小Ho,你说我们俩如果从现在开始按照固定的间隔数同时同向移动,我们会不会在某个时间点站在同一块石板上呢?

小Ho:我觉得可能吧,你每次移动v1块,我移动v2块,我们看能不能遇上好了。

小Hi:好啊,那我们试试呗。

一个小时过去了,然而小Hi和小Ho还是没有一次站在同一块石板上。

小Ho:不行了,这样走下去不知道什么时候才汇合。小Hi,你有什么办法算算具体要多久才能汇合么?

小Hi:让我想想啊。。

提示:扩展欧几里德

输入

第1行:每行5个整数s1,s2,v1,v2,m,0≤v1,v2≤m≤1,000,000,000。0≤s1,s2<m

中间过程可能很大,最好使用64位整型

输出

第1行:每行1个整数,表示解,若该组数据无解则输出-1

样例输入
0 1 1 2 6
样例输出
5

解法:

先确定5个参数之间关系,建设存在时间t和圈数k满足:

s1+v1*t=s2+v2*t-k*m (v1<v2)
(v1-v2)*t+k*m=(s2-s1)
—————— —— ——————
A B C

看成Ax+By=C,求通解(x,y)使等式成立。使用扩展欧几里得算法

上式成立的条件是,方程有解,既c为A,B最大公约数的整数倍。

欧几里得算法:是用来求解最大公约数的一种算法,大概思路是gcd(a, b) = gcd(b , a%b),辗转相除法,这样做的好处是算法时间复杂度比枚举大大降低。logn级别。

a%b=0则,a、b的最大公约数为b。

a%b!=0,则gcd(a, b) = gcd(b , a%b)。

通过递归,降低数据的规模,得到一个解。

而扩展欧几里得算法,在欧几里得算法的基础上,再求一组(x,y),ABC均为gcd(A,B)的整数倍,ABC同时缩小gcd(A,B)。

得到A'x+B'y=C',gcd(A',B')=1,A',B'互质(A,B的最大公约数为1)

取2组解

A * x1 + B * y1 = gcd(A, B)
B * x2 + (A % B) * y2 = gcd(B, A % B)

化简为
x1 = y2, y1 = (x2 - ky2)
递归求解(x,y)

终止条件为x=0,y=1;

 1 #include <iostream>
 2 typedef long long LL;
 3 using namespace std;
 4 
 5 LL gcd(LL a,LL b){
 6     if(b==0)
 7         return a;
 8     return gcd(b,a%b);
 9 }
10 
11 LL extend_gcd(LL a, LL b,LL &x,LL &y){
12     if(a%b!=0){
13         x=1;
14         y=0;
15         return a; 
16     }
17 
18     LL ans=extend_gcd(b,a%b,x,y);
19     LL temp=x;
20     x=y;
21     y=temp-(a/b)*y;
22     return ans;
23     
24 }
25 
26 int main(){
27     LL s1,s2,v1,v2,m;
28     cin>>s1>>s2>>v1>>v2>>m;
29     
30     LL A,B,C,D,x,y;
31      
32     A = v1 - v2;
33     B = m;
34     C = s2 - s1;
35     
36     if (A < 0) 
37         A = A + m ;
38     D = gcd(A, B);
39     
40     if (C % D) 
41         cout<<-1<<endl;
42     
43     A = A / D;
44     B = B / D;
45     C = C / D;
46     
47     x = extend_gcd(A, B,x,y);
48     x = (x * C) % B;
49     while (x < 0){
50         x = x + B;
51     } 
52     cout<<x<<endl; 
53 
54 } 

 自己的机器上跑没问题,提交hiho总是WA,伤不起。有大神可以指点一二就好了。