已知整数a、b,扩展欧几里得算法可以在求得a、b的最大公约数的同时,能找到整数x、y(其中一个很可能是负数),使它们满足贝祖等式ax + by = \gcd(a, b).。有两个数a,b,对它们进行辗转相除法,可得它们的最大公约数——这是众所周知的。然后,收集辗转相除法中产生的式子,倒回去,可以得到ax+by=gcd(a,b)的整数解。
基本算法: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,必然存在整数对 x,y ,使得 gcd(a,b)=ax+by。
证明:
当b=0时,gcd(a,b)=a,此时x=1,y=0
当a、b都不为0时,
设ax1+by1=gcd(a,b)
bx2+(a%b)y2=gcd(b,a%b)
根据欧几里得定理:gcd(a,b)=gcd(b,a%b)
那么:ax1+by1=bx2+(a%b)y2
==>ax1+by1=bx2+{a-(a/b)*b}y2
==>ax1+by1=bx2+ay2-(a/b)*by2
==>ax1+by1=ay2+b{x2-(a/b)y2}
==>x1=y2
==>y1=x2-(a/b)*y2
因此,(x1,y1)可由(x2,y2)计算得出。
根据欧几里可知,递归求解时b最后一定会等于0,因此上述算法可以正常结束。
用类似辗转相除法,求二元一次不定方程11x+3y=1的整数解。
11=3*3+2
3=2*1+1
因此:
1=3-2*1
=3-(11-3*3)*1
=3-11+3*3
=-11+3*4
所以:x=-1 y=4
用法一:求正整数a模b的逆元x,即ax%b=1,若存在符合条件的x,那么gcd(a,b)=1
求ax+by=gcd(a,b)的一组特解,然后根据通解:
x = x0 + (b/gcd)*t
y = y0 –(a/gcd)*t
求属于(0,b)的x,则x为逆元。
具体如下:
x = x % b;
if (x < 0)
{
x += b;
}
例子:poj1006