是用来在已知a, b求解一组x,y,使它们满足贝祖等式: ax+by = (a, b) =d(解一定存在,根据中的相关定理)。扩展欧几里德常用在求解模及方程组中。
对于不完全为 0 的非负整数 a,b,gcd(a,b)表示 a,b 的最大公约数,必然
存在整数对 x,y ,使得 gcd(a,b)=ax+by。
设 a>b。
1,显然当 b=0,gcd(a,b)=a。此时 x=1,y=0;
2,a>b>0 时
设 ax1+ by1= gcd(a,b);
bx2+ (a mod b)y2= gcd(b,a mod b);
根据朴素的原理有 gcd(a,b) = gcd(b,a mod b);
那么我们就能得出
a * x1 + b * y1 = b * x2 + (a%b) * y2 其中a%b可以换成a-(a/b)*b 式子变成了a * x1 + b * y1 = b * x2 + (a - (a / b) * b) * y2 因为我们要找x1 y1和x2 y2的关系 我们可以用待定系数法,按照这种方法把右边化成b * (x2 - (a / b) * y2) + a * y2 则等式变成了a * x1 + b * y1 = a * y2 + b * (x2 - (a / b) * y2) 好,我们现在得出了下面两个等式:x1 = y2(等式两边a的系数相同)y1 = x2 - (a / b) * y2 (等式两边b的系数相同)int exgcd(int a,int b,int &x,int &y){ if (b==0){ x=1,y=0; return a; } int q=exgcd(b,a%b,y,x); y-=a/b*x; return q;}
扩展欧几里德算法不但能计算(a,b)的,而且能计算a模b及b模a的
乘法逆元,是指数学领域群G中任意一个元素a,都在G中有唯一的逆元a‘,具有性质a×a'=a'×a=e,其中e为该群的单位元
例如:4关于1模7的乘法逆元为多少?
4X≡1 mod 7
这个方程等价于求一个X和K,满足
4X=7K+1
其中X和K都是整数。
若ax≡1 mod f, 则称a关于1模f的乘法逆元为x。也可表示为ax≡1(mod f)。
当a与f互素时,a关于模f的乘法逆元有解。如果不互素,则无解。如果f为素数,则从1到f-1的任意数都与f互素,即在1到f-1之间都恰好有一个关于模f的乘法逆元。
例如,求5关于模14的乘法逆元:
14=5*2+4
5=4*1+1
说明5与14互素,存在5关于14的乘法逆元。
1=5-4=5-(14-5*2)=5*3-14
因此,5关于模14的乘法逆元为3。
乘法逆元也可用扩展欧几里得来求;