C语言 | 求两个数最大公约数的四种算法
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给定两个数,求这两个数的最大公约数
最大公约数,也称最大公因数、最大公因子,指两个或多个整数共有约数中最大的一个。求解的方式比较多,暴力穷举、辗转相除法、更相减损法、Stein算法。
1.暴力穷举法
如果大数可以整除小数,那么最大公约数为小数。如果不能整除小数,那么这两个数就按大到小依次对比小数小的数求余,遇到都能够整除的,就是最大公约数。
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main(){
//暴力穷举法
int a = 0;
int b = 0;
printf("请输入两个整数:");
scanf("%d%d", &a, &b);
if (a >= b){
int i = 0;
for (i = b; i >= 1; i--){
if (a%i == 0 && b%i == 0){
printf("最大公约数为:%d\n", i);
break;
}
}
}
else{
int j = 0;
for (j = a; j >= 1; j--){
if (a%j == 0 && b%j == 0){
printf("最大公约数为:%d\n", j);
break;
}
}
}
system("pause");
return 0;
}
2.辗转相除法
用大数对小数求余,若余数为0,则除数为最大公约数。若余数不为0,将此余数作为除数,小数作为被除数,重新求余,直到余数为0为止。此时的最大公约数为余数。
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main(){
int a = 0;
int b = 0;
printf("请输入两个整数:");
scanf("%d%d", &a, &b);
if (a >= b){
int c = a%b;
while (c != 0){
a = b;
b = c;
c = a%b;
}
printf("最大公约数为:%d\n",b);
}
else{
int d = b%a;
while (d != 0){
b = a;
a = d;
d = b%a;
}
printf("最大公约数为:%d\n", a);
}
system("pause");
return 0;
}
3.更相减损法
当两个数相等时,最大公约数为他们其中任意一个;当两个数不相等时,用大数减小数得到的差和之前的那个小数再次相减,直到两个数相等,相等的两个中,任意一个都是最大公约数。
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main(){
//更相减损法
int a = 0;
int b = 0;
printf("请输出两个整数:");
scanf("%d%d", &a, &b);
while ((a - b)!=0){
if (a > b){
a = a - b;
}
else{
b = b - a;
}
}
printf("最大公约数为:%d\n", b);
system("pause");
return 0;
}
4.Stein算法
步骤:
step1:两数均为偶数时将其同时除以2至至少一数为奇数为止,记录除掉的所有公因数2的乘积k;
step2:如果仍有一数为偶数,连续除以2直至该数为奇数为止;
step3:用更相减损法(辗转相减法),即GCD(a,b)=GCD(a-b,b),或辗转相除法求出两奇数的最大公约数d;
step4:原来两数的最大公约数即为d*k。
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main(){
//Stein算法
int a = 0;
int b = 0;
printf("请输入两个整数:");
scanf("%d%d", &a, &b);
int gcd = 0;
int k = 1;
while ((!(a & 1)) && (!(b & 1))){ //step1;
k <<= 1; //用k记录全部公因子2的乘积 ;
a >>= 1;
b >>= 1;
}
while (!(a & 1))a >>= 1; //step2;
while (!(b & 1))b >>= 1;
if (a<b) a ^= b, b ^= a, a ^= b; //交换,使a为较大数;
while (a != b){ //step3;
a -= b;
if (a<b) a ^= b, b ^= a, a ^= b;
}
gcd = k*a;
printf("最大公约数为:%d\n", gcd);
system("pause");
return 0;
}
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