poj 1061 青蛙的约会(扩展欧几里德)

Description
两只青蛙在网上相识了,它们聊得很开心,于是觉得很有必要见一面。它们很高兴地发现它们住在同一条纬度线上,于是它们约定各自朝西跳,直到碰面为止。可是它们出发之前忘记了一件很重要的事情,既没有问清楚对方的特征,也没有约定见面的具体位置。不过青蛙们都是很乐观的,它们觉得只要一直朝着某个方向跳下去,总能碰到对方的。但是除非这两只青蛙在同一时间跳到同一点上,不然是永远都不可能碰面的。为了帮助这两只乐观的青蛙,你被要求写一个程序来判断这两只青蛙是否能够碰面,会在什么时候碰面。
我们把这两只青蛙分别叫做青蛙A和青蛙B,并且规定纬度线上东经0度处为原点,由东往西为正方向,单位长度1米,这样我们就得到了一条首尾相接的数轴。设青蛙A的出发点坐标是x,青蛙B的出发点坐标是y。青蛙A一次能跳m米,青蛙B一次能跳n米,两只青蛙跳一次所花费的时间相同。纬度线总长L米。现在要你求出它们跳了几次以后才会碰面。
Input
输入只包括一行5个整数x,y,m,n,L,其中x≠y < 2000000000,0 < m、n < 2000000000,0 < L < 2100000000。
Output
输出碰面所需要的跳跃次数,如果永远不可能碰面则输出一行"Impossible"
Sample Input
1 2 3 4 5
Sample Output

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根据题意,两个青蛙跳到同一个点上才算是遇到了,所以有 (x+m*t) - (y+n*t) = p * l; (t是跳的次数,l是a青蛙跳的圈数跟b青蛙的圈数之差即纬度线总长。整个就是路程差等于纬度线周长的整数倍)

转化一下: (n-m) * t + ll* p = x – y;
令 a = n-m, b = l, c = gcd(a, b), d = x-y;
有 a * t + b * p = d; 
要求的是t的最小整数解。

此时方程已经符合扩展欧几里德的形式:a*x+b*y=gcd(a,b)

该算法同样可用于求解a*x+b*y=c的形式的方程。方法是先求解a*x+b*y=gcd(a,b)。然后两端同时除以gcd(a,b)再乘以c即可整理出原方程的解。即a*(x*c/g)+b*(y*c/g)=c。该方程有解的条件是c能被gcd(a,b)整除。

用扩展的欧几里德求出其中一组解t0 ,p0, 并令c = gcd(a, b);
有 a * t0 + b * p0 = c; (2)
因为c = gcd(a, b), 所以 a * t / c是整数,b * t / c 也是整数,所以 d / c 也需要是整数,否则无解。
(2)式两边都乘(d / c) 得 a * t0 *(d / c) + b * p0 * (d / c) = d;
所以t0 * (d / c)是最小的解,但有可能是负数。
因为a * ( t0 *(d / c) + b*n) + b * (p0 * (d / c) – a*n) = d; (n是自然数)
所以解为 (t0 * (d / c) % b + b) % b;

还有一个问题,如何用扩展的欧几里德求出t0跟p0呢?
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。那么存在整数x, y使得 gcd(a, b) = a * x + b * y;
不妨设a > b
① ,当b = 0 时,gcd(a, b) = a , 此时 x = 1, y = 0;
② ,当 a * b <> 0 时,
设 a * x + b * y = gcd(a, b); (1)
b * x0 + (a % b) * y0 = gcd( b, a % b); (2)
由朴素的欧几里德公式; gcd(a, b) = gcd (b, a % b);
得(1),(2) a * x + b * y = b * x0 + (a % b) * y0
= b * x0 + (a – a / b * b) * y0
= a * y0 + ( x0 – a / b * y0 ) * b
所以 x = y0, y = x0 – a / b * y0;
由此可以得出扩展欧几里德的递归程序:

void extend_Euclid(int a, int b)
{
    if( b == 0 )
    {
        x = 1;
        y = 0;
        q = a;
    }
    else
    {
        extend_Euclid(b, a % b);
        int temp = x;
        x = y;
        y = temp - a / b * y;
    }
}

#include <iostream>
using namespace std;
long long t, p, c;
void extend_euild(int a, int b)
{
    if(b == 0)
    {
        t = 1;
        p = 0;
        c = a;
    }
    else
    {
        extend_euild(b, a%b);
        int temp = t;
        t = p;
        p = temp - a/b*p;
    }
}

int main()
{
    int i, j, ok = 0, d, a, b;
    long long x, y, m, n, l;

    //freopen("in.txt", "r", stdin);
    cin >> x >> y >> m >> n >> l;

    if(n == m)
        ok = 1;
    else
    {
        a = n-m;
        d = x-y;
        b = l;
        extend_euild(a, b);
        if(d % c !=0)
            ok = 1;
    }
    if(ok)
        cout << "Impossible" << endl;
    else
    {
        d = d / c;
        long long v = d * t;
        cout << (v%b+b)%b << endl;
    }


    return 0;
}


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