C語言 用更相減損術求最大公約數,最小公倍數

程式碼寫註釋發表於2019-02-03

更相減損術
更相減損術是出自《九章算術》的一種求最大公約數的演算法,它原本是為約分而設計的,但它適用於任何需要求最大公約數的場合。

出處
《九章算術》
用途
求最大公約數
作用
適用任何需要求最大公約數的場合

思想
《九章算術》是中國古代的數學專著,其中的“更相減損術”可以用來求兩個數的最大公約數,原文是:
可半者半之,不可半者,副置分母、子之數,以少減多,更相減損,求其等也。以等數約之。

白話文譯文:
(如果需要對分數進行約分,那麼)可以折半的話,就折半(也就是用2來約分)。如果不可以折半的話,那麼就比較分母和分子的大小,用大數減去小數,互相減來減去,一直到減數與差相等為止,用這個相等的數字來約分。

使用步驟
第一步:任意給定兩個正整數;判斷它們是否都是偶數。
若是,則用2約簡;見例2
若不是則執行第二步。見例1
第二步:以較大的數減較小的數,接著把所得的差與較小的數比較,並以大數減小數。繼續這個操作,直到所得的減數和差相等為止。
則第一步中約掉的若干個2與第二步中等數的乘積就是所求的最大公約數。
其中所說的“等數”,就是最大公約數。求“等數”的辦法就是“更相減損”法。
簡述為:
有兩整數a和b:

① 若a>b,則a=a-b

② 若a<b,則b=b-a

③ 若a=b,則a(或b)即為兩數的最大公約數

④ 若a≠b,則再回去執行①

例如求27和15的最大公約數過程為:

27-15=12( 15>12 ) 15-12=3( 12>3 )

12-3=9( 9>3 ) 9-3=6( 6>3 )

6-3=3( 3==3 ),多次重複輾轉相減,(重複操作用迴圈) 若a=b,則a(或b)即為兩數的最大公約數。
先有個大概的瞭解,再結合程式碼,來細細體會。
在這裡插入圖片描述

#include<stdio.h> 
main()
{	int a,b,num1,num2;
	printf("請輸入這兩個數:");
	scanf("%d %d",&a,&b);
	num1=a,num2=b;//在判斷之前先把a,b存放在num1,num2裡,求最小公倍數 
	//	printf("a、b的最小公倍數為:%d",num1*num2/a);錯在哪兒?錯在最小公倍數的演算法不知道 
	while(a!=b)/* a, b不相等,大數減小數,直到相等為止。*/ 
	{
	if(a>b)
	a-=b;
	else
	b-=a;
	}//a==b結束迴圈,根據更相減損術,若a==b,則a(或b)即為兩數的最大公約數。
	printf("a、b的最大公約數為:%d\n",a);
	printf("a、b的最小公倍數為:%d",num1*num2/a);//最小公倍數=兩整數的乘積÷最大公約數
}

知識小補丁:
求最小公倍數演算法:
最小公倍數=兩整數的乘積÷最大公約數

求最大公約數演算法:
(1)輾轉相除法

#include <stdio.h>
//程式分析:利用輾除法。
int main()
{   int a,b,num1,num2,temp;
	printf("please input two number:\n");
	scanf("%d%d",&num1,&num2);
	if(num1<num2)//比較大小,大做分母,小做分子
    {   temp = num1;//這是兩個數比大小的經典演算法
		num1 = num2;
		num2 = temp;
	}
	a = num1;//小者給a
	b = num2;//大者給b
	while(b!=0)/*利用輾除法,直到b為0為止*/
	{   temp = a%b;//這是重複取餘的操作
		a=b;
		b=temp;
	}
	printf("公約數:%d\n",a);
	printf("公倍數:%d\n",num1*num2/a);
}

利用輾除法求最大公約數和最小公倍數:https://blog.csdn.net/YJG7D314/article/details/86760128

(2)更相減損術
例1、用更相減損術求98與63的最大公約數。
解:由於63不是偶數,把98和63以大數減小數,並輾轉相減:
98-63=35
63-35=28
35-28=7
28-7=21
21-7=14
14-7=7
所以,98和63的最大公約數等於7
在這裡插入圖片描述

例2、用更相減損術求260和104的最大公約數。
解:由於260和104均為偶數,首先用2約簡得到130和52,再用2約簡得到65和26。
此時65是奇數而26不是奇數,故把65和26輾轉相減:
65-26=39
39-26=13
26-13=13
所以,260與104的最大公約數等於13乘以第一步中約掉的兩個2,即1322=52。
在這裡插入圖片描述

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