Python基于更相减损术实现求解最大公约数的方法

程序员文章站 2022-05-16 20:18:22

本文实例讲述了Python基于更相减损术实现求解最大公约数的方法。分享给大家供大家参考，具体如下：先从网上摘录一段算法的描述如下：更相减损法：也叫更相减损术，是出...

本文实例讲述了Python基于更相减损术实现求解最大公约数的方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

先从网上摘录一段算法的描述如下：

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。

看完上面的描述，我的第一反应是这个描述是不是有问题？从普适性来说的话，应该是有问题的。举例来说，如果我求解4和4的最大公约数，可半者半之之后，结果肯定错了！后面的算法也不能够进行！

不管怎么说，先实现一下上面的算法描述：

# -*- coding:utf-8 -*-
#! python2
def MaxCommDivisor(m,n):
  # even process
  while m % 2 == 0 and n % 2 == 0:
    m = m / 2
    n = n / 2
  # exchange order when needed
  if m < n:
    m,n = n,m
  # calculate the max comm divisor
  while m - n != n:
    diff = m - n
    if diff > n:
      m = diff
    else:
      m = n
      n = diff
  return n
print(MaxCommDivisor(55,120))
print(MaxCommDivisor(55,77))
print(MaxCommDivisor(32,64))
print(MaxCommDivisor(16,128))

运行结果：

Python基于更相减损术实现求解最大公约数的方法

不用说，上面程序执行错误百出。那么该如何更正呢？

首先，除的2最终都应该再算回去！这样，程序修改如下：

def MaxCommDivisor(m,n):
  com_factor = 1
  if m == n:
    return n
  else:
    # process for even number
    while m % 2 == 0 and n % 2 == 0:
      m = int(m / 2)
      n = int(n / 2)
      com_factor *= 2
    if m < n:
      m,n = n,m
    diff = m - n
    while n != diff:
      m = diff
      if m < n:
        m,n = n,m
      diff = m - n
    return n * com_factor
print(MaxCommDivisor(55,120))
print(MaxCommDivisor(55,77))
print(MaxCommDivisor(32,64))
print(MaxCommDivisor(16,128))

通过修改，上面程序执行结果如下

Python基于更相减损术实现求解最大公约数的方法