辗转相除法及其证明

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先上代码

int main()
{	
	int m, n, r;
	cin >> m >> n;
	while (n) {
		r = m % n;
		m = n;
		n = r;
	}
	cout << m;
}

对于m = k*n + r来说(m > n),gcd算法依靠的是m,n的公约数数集合和n,r的公约数集合相同,故在r不断减小下,r最终会变为最大公约数此时的余数为0。

证:设m,n的公约数集合为F,设n,r的为G。此时g(属于G)一定能整除m,所以有G<=F。将

m=k*n+r

变形为

m-k*n=r

,有f(属于F)一定能整除r,故F<=G。则得证F==G。

如果r比最大公约数大,是会不断缩小的,又每次必定会缩小至少1,对于有限数,则一定会缩小到最大公约数(必须满足公约数集合相同,r不会缩小到比最大公约数小不然矛盾)。

时间复杂度为O(logM)

因为M % N <= M/2,N如果<=M/2自不必说,N如果大于M/2那么M中只有一个N余数也小于M/2。所以复杂度为2*logM(应为要计算两次第一次的r才会移动到M的位置)。



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