【线性同余方程】青蛙的约会

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-02 23:05:13

模运算:

  取模:计算除以m的余数,叫做对m取模

  同余:将a,b对m取模的结果相同,记为(modm)(modm(modm),则有 (modm(modm)

线性同余方程: 

a,b是整数,形如 ax ≡ b (mod n),且x是未知整数的同余式称为一元线性同余方程。
  定理:同余方程 ax ≡ b (mod n) 对于未知数 x 有解,当且仅当 b 是 gcd(a,n)的倍数。否则方程无解。且方程有解时,方程有 gcd(a,n)个解。
  这里根据取余的概念可以得出,假如 a%n = b 的话,可以写出一个等式 a = n*t +b; 
  求解线性同余方程的方法:这里根据上面很容易得出下面两个等式:

    ax = n*y1
    b = n*y2 + 余数

  上面两式相减得 ax - b = n(y1-y2

  那么根据这个等式采用扩展欧几里得算法就能够得出 x 的值。也就解出了线性同余方程。

例题:青蛙的约会

  

  思路:因为线总长L,青蛙需要循环跳才有可能碰面。而循环跳的话那么它们的位置只能通过对L取余得到。根据题意,假设它们需要跳k次才能碰面,那么很容易得出这个同余组(modL)。根据上面的讲解我们也可以得到下面两个等式:

1
    y + k*n = L*t2

  还是上面两式相减

  然后再对比扩展欧几里得算法

  然后根据上面写代码即可:

 1 import java.util.Scanner;  2   3 // 求解同余方程的本质就是求线性方程  4 // 将求余方程转化为线性方程  5 public class 青蛙的约会 {  6       7     public static void main(String[] args) {  8         Scanner scanner = new Scanner(System.in);  9         long x = scanner.nextInt();  // 坐标 10         long y = scanner.nextInt();  // 坐标 11         long m = scanner.nextInt();  // A第一次跳 12         long n = scanner.nextInt();  // B第一次跳 13         long l = scanner.nextInt();  // 维度总长 14          15         long a = m-n; 16         long b = l; 17         m = y-x; 18         long d = 0; 19         try { 20             d = ExtGcd.linearEquation(a, b, m); 21         } catch (Exception e) { 22             System.out.println("Impossible"); 23         } // 求解线性方程 24         long x0 = ExtGcd.x; 25         b /= d;  // 约一下 26         b = Math.abs(b);  // 有可能小于0 27         /*=========这里是AC的关键===========*/ 28         x0 = (x0%b+b)%b; // 要求大于0的第一个解 29         System.out.println(x0); 30     } 31      32     // 私有的静态的内部类 33     private static class ExtGcd{ 34         static long x,y; 35          36         public static long ext_gcd(long a,long b){ 37             if (b==0) { 38                 x = 1; 39                 y = 0; 40                 return a; 41             } 42             long res = ext_gcd(b, a%b); 43             long x1 = x; 44             x = y; 45             y = x1-a/b*y; 46             return res; 47         } 48          49         public static long linearEquation(long a,long b,long m) throws Exception{ 50             long d = ext_gcd(a, b); 51             if(m%d!=0) throw new Exception("无解"); 52             long n = m / d; 53             x *= n; 54             y *= n; 55             return d; 56         } 57     } 58 }

  结果:

    

    

  

  

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