• 作者:老汪软件
  • 发表时间:2023-12-26 00:00
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最大公约数是指两个或多个整数共有约数中最大的一个。两个数 a 和 b 的最大公约数 ( ) 是指同时整除 a 和 b 的最大因子,记为 gcd (a, b) 。特殊的,当 gcd (a, b) = 1 ,我们称 a 和 b 互素。例如,1,2,4 均为 8 和 12 的公约数,最大的公约数就是 4。求最大公约数有多种方法,常见的有质因数分解法、短除法、辗转相除法、更相减损法。

两个正整数的乘积=最大公约数*最小公倍数

质因数分解法

质因数分解法:把每个数分别分解质因数,再把各数中的全部公有质因数提取出来连乘,所得的积就是这几个数的 最大公约数 。例如:求24和60的最大公约数,先分解质因数,得24=2×2×2×3,60=2×2×3×5,24与60的全部公有的质因数是2、2、3,它们的积是2×2×3=12,所以,(24,60)=12。

把几个数先分别分解质因数,再把各数中的全部公有的质因数和独有的质因数提取出来连乘,所得的积就是这几个数的 最小公倍数 。例如:求6和15的 最小公倍数 。先分解质因数,得6=2×3,15=3×5,6和15的全部公有的质因数是3,6独有质因数是2,15独有的质因数是5,2×3×5=30,30里面包含6的全部质因数2和3,还包含了15的全部质因数3和5,且30是6和15的公倍数中最小的一个,所以 [6,15]=30。

短除法

短除法:短除法求最大公约数,先用这几个数的公约数连续去除,一直除到所有的商互质为止,然后把所有的除数连乘起来,所得的积就是这几个数的最大公约数。短除法求 最小公倍数 ,先用这几个数的公约数去除每个数,再用部分数的公约数去除,并把不能整除的数移下来,一直除到所有的商中每两个数都是 互质 的为止,然后把所有的除数和商连乘起来,所得的积就是这几个数的最小公倍数。例如:求12、15、18的最小公倍数。

所以 [12,15,18]=2×3×5×2×3=180。

短除法的本质就是质因数分解法,只是将质因数分解用短除符号来进行。短除符号就是除号倒过来。短除就是在除法中写 除数 的地方写两个数共有的 质因数 ,然后落下两个数被公有质因数整除的商,之后再除,以此类推,直到结果 互质 为止(两个数互质)。而在用短除计算多个数时,对其中任意两个数存在的因数都要算出,其它没有这个 因数 的数则原样落下。直到剩下每两个都是互质关系。求最大公因数便乘一边,求 最小公倍数 便乘一圈。

辗转相除法

辗转相除法是求两个自然数的最大公约数的一种方法,也叫欧几里德算法。

方法是:以小数除大数,如果能整除,那么小数就是所求的最大公约数。否则就用余数来除除数;再用新除法的余数去除刚才的余数。依此类推,直到一个除法能够整除,这时作为除数的数就是所求的最大公约数。

具体过程如下:

输入正整数 m 和 n ,保证 m 不小于 n ;

如果 n ≠0,则求 r = m % n ,然后 m = n , n = r ;重复此操作直到 n =0;

如果 n =0,则此时 m 就是最大公约数。

例如:求4453和5767的最大公约数时,可作如下除法.

5767÷4453=1余1314

4453÷1314=3余511

1314÷511=2余292

511÷292=1余219

292÷219=1余73

219÷73=3

于是得知,5767和4453的最大公约数是

73.

若要求这两个数的最小公倍数,其值就是这两数之积除以这两数的最大公约数得到的商。

例如,求(319,377):

∵ 319÷377=0(余319)

∴(319,377)=(377,319);

∵ 377÷319=1(余58)

∴(377,319)=(319,58);

∵ 319÷58=5(余29)

∴ (319,58)=(58,29);

∵ 58÷29=2(余0)

∴ (58,29)= 29;

∴ (319,377)=29。

用辗转相除法求几个数的最大公约数,可以先求出其中任意两个数的最大公约数,再求这个最大公约数与第三个数的最大公约数,依次求下去,直到最后一个数为止。最后所得的那个最大公约数,就是所有这些数的最大公约数。

x = int(input('请输入第一个正整数:'))
y = int(input('请输入第二个正整数:'))
m = max(x,y)            #找出x,y中的最大值
n = min(x,y)            #找出x,y中的最小值
r = m%n                 #求得最大值除以最小值后的余数
while r!=0:             #如果余数不等0,则进行以下循环
    m =n                #把最小值赋给m
    n =r                #把余数赋给n
    r = m%n             #求得最大值除以最小值后的余数
print('这两个数的最大公约数为:',n)
input("运行完毕,请按任意键退出....")

"""
枚举法:通过枚举从小到大的所有可能的约数,并判断是否同时是两数的约数,从而找出最大公约数。
"""
def gcd(a, b):
    if a == 0:
        return b
    if b == 0:
        return a
    for i in range(min(a, b), 0, -1):
        if a % i == 0 and b % i == 0:
            return i
    return 1
data1 = int(input('输入第一个数: '))
data2 = int(input('输入第二个数: '))
print('最大公约数为:', gcd(data1, data2))

import random
def gcd(a, b):
    while b != 0:
        a, b = b, a % b
    return a
data1 = int(input('输入第一个数: '))
data2 = int(input('输入第二个数: '))
print('最大公约数为:', gcd(data1, data2))

"""
math库的gcd()
"""
import math
def gcd(a, b):
    return math.gcd(a, b)
data1 = int(input('输入第一个数: '))
data2 = int(input('输入第二个数: '))
print('最大公约数为:', gcd(data1, data2))

更相减损法

更相减损法:也叫 更相减损术 ,是出自《九章算术》的一种求最大公约数的算法,它原本是为 约分 而设计的,但它适用于任何需要求最大公约数的场合。《九章算术》是中国古代的数学专著,其中的“ 更相减损术 ”可以用来求两个数的最大公约数,即“可半者半之,不可半者,副置分母、子之数,以少减多,更相减损,求其等也。以等数约之。” 翻译成现代语言如下:

第一步:任意给定两个正整数;判断它们是否都是偶数。若是,则用2约简;若不是则执行第二步。

第二步:以较大的数减较小的数,接着把所得的差与较小的数比较,并以大数减小数。继续这个操作,直到所得的减数和差相等为止。

则第一步中约掉的若干个2与第二步中等数的乘积就是所求的最大公约数。

其中所说的“等数”,就是最大公约数。求“等数”的办法是“更相减损”法。所以更相减损法也叫 等值算法 。

比较辗转相除法与 更相减损术 的区别

(1)都是求最大公因数的方法,计算上辗转相除法以除法为主,更相减损术以减法为主,计算次数上辗转相除法计算次数相对较少,特别当两个数字大小区别较大时计算次数的区别较明显。

(2)辗转相除法适用于任何两个整数的最大公约数的求解,而更相减损术只适用于两个正整数的最大公约数的求解。