蓝桥杯 公倍数 大数 更相减损法 最大公约数

时间:2022-03-31 12:49:32

为什么1小时有60分钟,而不是100分钟呢?这是历史上的习惯导致。
但也并非纯粹的偶然:60是个优秀的数字,它的因子比较多。
事实上,它是1至6的每个数字的倍数。即1,2,3,4,5,6都是可以除尽60。


我们希望寻找到能除尽1至n的的每个数字的最小整数。


不要小看这个数字,它可能十分大,比如n=100, 则该数为:
69720375229712477164533808935312303556800


请编写程序,实现对用户输入的 n (n<100)求出1~n的最小公倍数。


例如:
用户输入:
6
程序输出:
60


用户输入:
10
程序输出:

2520


虽然题目描述的很高端,但实际上就是从1-n这n个数求最小公倍数,算法也很简单,就是先把第一个数和第二个数的最小公倍数求出来,然后再将这个最小公倍数与第三个数求最小公倍数,以此类推,麻烦的地方是数据规模,很明显超过了任何数据类型的范围,但是这道题目如果放到java中,那是so easy,Biginteger分分钟搞定,因为要求最小公倍数,涉及到大数的加减乘除甚至取模运算,极为变态,当然,可以到网上找到相应的大数模板,在此我就不在自己构造大数运算了,而是提供一种比较适合进行大数求最小公倍数/最大公约数的方法:更相减损法,made in china哦。


更相减损法

刘徽《九章算术》
更相减损法:也叫更相减损术,是出自《九章算术》的一种求最大公约数的算法,它原本是为约分而设计的,但它适用于任何需要求最大公约数的场合。
《九章算术》是中国古代的数学专著,其中的“更相减损术”可以用来求两个数的最大公约数,即“可半者半之,不可半者,副置分母、子之数,以少减多,更相减损,求其等也。以等数约之。”


翻译成现代语言如下:


第一步:任意给定两个正整数;判断它们是否都是偶数。若是,则用2约简;若不是则执行第二步。


第二步:以较大的数减较小的数,接着把所得的差与较小的数比较,并以大数减小数。继续这个操作,直到所得的减数和差相等为止。


则第一步中约掉的若干个2与第二步中等数的乘积就是所求的最大公约数。


其中所说的“等数”,就是最大公约数。求“等数”的办法是“更相减损”法。所以更相减损法也叫等值算法。


例1、用更相减损术求98与63的最大公约数。


解:由于63不是偶数,把98和63以大数减小数,并辗转相减:


98-63=35


63-35=28


35-28=7


28-7=21


21-7=14


14-7=7


所以,98和63的最大公约数等于7。


这个过程可以简单的写为:


(98,63)=(35,63)=(35,28)=(7,28)=(7,21)=(7,14)=(7,7)=7.


例2、用更相减损术求260和104的最大公约数。


解:由于260和104均为偶数,首先用2约简得到130和52,再用2约简得到65和26。


此时65是奇数而26不是奇数,故把65和26辗转相减:


65-26=39


39-26=13


26-13=13


所以,260与104的最大公约数等于13乘以第一步中约掉的两个2,即13*2*2=52。


这个过程可以简单地写为:


(260,104)=(65,26)=(39,26)=(13,26)=(13,13)=13.[3] 


比较辗转相除法与更相减损术的区别


(1)都是求最大公因数的方法,计算上辗转相除法以除法为主,更相减损术以减法为主,计算次数上辗转相除法计算次数相对较少,特别当两个数字大小区别较大时计算次数的区别较明显。


(2)从结果体现形式来看,辗转相除法体现结果是以相除余数为0则得到,而更相减损术则以减数与差相等而得到。


下面上通过更相减损法设计的本道题目,因为用了long long,所以只有一组数据过不去,如果放到正式比赛,也是可以得分的

#include<iostream>
typedef long long ll;
using namespace std;

void swap(ll &a,ll &b)
{
	if(a<b)
	{
		a=a+b;
		b=a-b;
		a=a-b;
	}
}

int gcd(ll a,ll b)
{
	ll two=1;
	while(a%2==0&&b%2==0)
	{
		a=a/2;
		b=b/2;
		two=two*2;
	}
	while(1)
	{
		swap(a,b);
		a=a-b;
		if(a==b)
		break;
	}
	return a*two;	
}


ll lcm(ll a,ll b)
{
	return a*b/gcd(a,b);
}


int main()
{
	ll n,i,temp;
	cin>>n;
	temp=1;
	for(i=2;i<=n;i++)
	{
		temp=lcm(temp,i);
	}
	cout<<temp;
	return 0;
}