扩展欧几里得定理
扩展欧几里得是在求这么一个东西:
问:已知\(a, b\),求解一组(x, y)使得\(xa + yb = gcd(a. b)\)成立。
答:设有方程$$x_{1}b + y_{1}(a % b) = gcd(b, a % b)$$
则$$x_{1}b + y_{1}(a - \lfloor{\frac{a}{b}}\rfloor b) = gcd(b, a % b)$$
进一步化简得:$$x_{1}b + y_{1}a - y_{1}\lfloor{\frac{a}{b}}\rfloor b = gcd(b, a % b)$$
$$y_{1}a + (x_{1} - y_{1}\lfloor{\frac{a}{b}}\rfloor)b = gcd(b, a % b)$$
因为\(gcd(b, a \% b) = gcd(a, b)\).
所以$$y_{1}a + (x_{1} - y_{1}\lfloor{\frac{a}{b}}\rfloor)b = gcd(a, b)$$
因此\(x = y_{1}, y = (x_{1} - y_{1}\lfloor{\frac{a}{b}}\rfloor)\)是原式的一组合法解。
同理,\(x_{1}, y_{1}\)的求解也可以通过递归到下一层来求.因此这是一个可以递归求解的问题。例如第二层的\(a_{1} = b, b_{1} = a \% b\)
因此通过不断递归求解,最后会使得当前b为0,此时\(gcd(a_{n}, b_{n}) = gcd(a_{n}, 0) = a_{n}\),所以令\(x_{n} = 1, y_{n} = 0\)即可
代码:
void exgcd(int a, int b, int &d, int &x, int &y)
{
if(!b) d = a, x = 1, y = 0;
else exgcd(b, a % b, d, y, x), y -= x * (a / b);
}