2016-12-29 59 views
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在數學中,兩個或更多個整數的最大公約數(gcd),當它們中的至少一個不爲零時,是將數除以餘數的最大正整數。例如,8和12的最大公約數是4 Wikipedia這種方法如何確定最大公約數?

以下方法能夠確定的GCD:

def gcd(a, b) 
    if a % b == 0 
    b 
    else 
    gcd(b, a % b) 
    end 
end 
p gcd(4, 12) 
#=> 4 

請問這個方法的工作?

這是有道理的,如果a % b == 0然後b是可以進入ab的最大數字。

但爲什麼再次調用相同的方法,但切換參數並再次取模數?

我並不喜歡else部分背後的推理。

編輯:

添加一些puts報表,使其更清晰:

def gcd(a, b) 
    puts "Inside gcd, a: #{a}, b: #{b}, a \% b: #{a % b}" 

    if a % b == 0 
    puts "Inside if, a: #{a}, b: #{b}, a \% b: #{a % b}" 
    b 
    else 
    puts "Inside else, a: #{a}, b: #{b}, a \% b: #{a % b}" 
    gcd(b, a % b) 
    end 
end 

p gcd(55, 105) 

標準輸出:

Inside gcd, a: 55, b: 105, a % b: 55 
Inside else, a: 55, b: 105, a % b: 55 
Inside gcd, a: 105, b: 55, a % b: 50 
Inside else, a: 105, b: 55, a % b: 50 
Inside gcd, a: 55, b: 50, a % b: 5 
Inside else, a: 55, b: 50, a % b: 5 
Inside gcd, a: 50, b: 5, a % b: 0 
Inside if, a: 50, b: 5, a % b: 0 
5 
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也許只是添加一些'puts'語句來查看它的作用?有趣的是,Ruby具有內建'12.gcd(4)'功能。 – akuhn

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我認爲如果你剛剛嘗試過,比如說55和105,這個方法會更清晰。 –

回答

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這就是所謂的歐幾里德算法。

爲了理解爲什麼您需要交換數字並進行另一次遞歸調用,您需要了解它背後的實際數學是什麼。看看這個YouTube video看看歐幾里德算法是如何工作的。否則,我寫了下面的算法的解釋。歐幾里德算法的


正式解釋:

輸入

  • 兩個正整數,a和b。

輸出的a和b

  • 最大公約數,GCD。

內部計算

  • 如果< B,交換a和b。
  • 除以b得到餘數r。如果r = 0,則報告b作爲a和b的GCD。
  • 將b替換爲b並將r替換爲b。返回到上一步。

例如:

gcd(40,7) 

40 = 7(5) + 5 
7 = 5(1) + 2 
5 = 2(2) + 1 <-- your gcd 
2 = 1(2) + 0 

但是,這意味着...

gcd(40,7) = gcd(7, gcd(40,7)) = 
gcd(7, 5) = gcd(5, gcd(7, 5)) = 
gcd(5, 2) = gcd(2, gcd(5, 2)) = 
gcd(2, 1) = 0 

gcd(a,b) = 0,b爲等於 1,所以我們return b

現在這裏是的重要部分!如果我們沒有交換數字,我們將無法執行必要的數學運算,並最終跟蹤b的位置,這是我們的gcd。


因此,交換本質上是需要保持正確的因素。嘗試做沒有交換的數學,你會很快看到爲什麼它很重要;)

希望這有助於!

4

關鍵的事實是,對於每個因子g B的,當且僅當g除以%b(特別是對於GCD來說),我們有g除法。這是通過身份a =(a/b)* b + a%b,其中/是整數除法,因爲g除以a(分別爲a b),g除以b的所有倍數,包括(a/b )* b,因此g除以%b(分別爲a)。遞歸調用因此在結束時給出正確的結果,並且因爲我們總是減小輸入的大小(除了根呼叫),它會終止。

切換參數的原因是,較大的數字是第一個參數,因爲對於正數a和b,0 < = a%b < b。這確保遞歸調用取得進展。