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POJ 1061 青蛙的约会 递归 扩展欧几里得算法(含个人理解:)

热度:17   发布时间:2023-12-05 21:43:12.0

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

明显求出如下方程的解:

(n-m)*t+L*p=x-y

tips:扩展欧几里得算法:

贝祖定理有:对于任意a,b,有:

$$
ax+by=gcd(a,b)
$$

证明:
在欧几里得算法的最后一步,即 b= 0 时,显然有一对整数 x = 1,y= 0,使得a*1 +0*0 = gcd(a,0)。若 b> 0,则 gcd(a,b)= gcd(b,a mod b)。假设存在一对整数 x,y,满足 b*x(a mod b)*y = gcd(b,a mod b),因为 bx +(a mod b)y = bx +(a-b【a/b】)y = ay+b(x-【a/b】y),所以令 x'= y,y'=x-la/bly,就得到了 ax' + by'=gcd(a,b)。

ps:【】为向下取整,为取余运算的展开式。

当b=0时,明显x=1,y=0是解;但我们想求出最初的a,b,这时我们可以用欧几里得:gcd 中的递推的方式倒推回去:

我们要从最后的情况倒推回x,y的解,那么可以递推得到b=0,时的情况,那么借用递推的回溯状态更新需要更新的值,就得到答案。就像一个个大盒子套小盒子一样,最小的盒子装着b=0时x=1,y=0的解;我们打开盒子,得到最小的盒子,再将一个个盒子从小到大关上,最后就是最外层要求出的解。

int exgcd(int a,int b,int &x,int &y){//引用才能回溯;if(b==0){x=1;y=0;return a;//递归出口;}int zuidagonyueshu=exgcd(b,a%b,x,y);//gcd中的步骤;int tep=x;x=y;y=tep-y*(a/b);//x=y,y=x-y*a/b;推论。这里改变了x,y后,之前的递归中x,y就会被层层更新,直到最初的x,y的值得解;return zuidagonyueshu;
}

这样我们就能在求出最大公约数的同时求出x,y(虽然本意就是这样);

#include<bits/stdc++.h>
#define INF 0x7fffffff
#define EPS 1e-12
#define MOD 1000000007
#define PI 3.141592653579798
#define N 100000using namespace std;typedef long long LL;
typedef double DB;LL e_gcd(LL a, LL b, LL& x, LL& y)
{if (b == 0){x = 1;y = 0;return a;}LL ans = e_gcd(b, a % b, x, y);LL temp = x;x = y;y = temp - a / b * y;return ans;
}LL cal(LL a, LL b, LL c)
{LL x, y;LL gcd = e_gcd(a, b, x, y);if (c % gcd != 0) return -1;x *= c / gcd;b /= gcd;if (b < 0) b = -b;LL ans = x % b;if (ans <= 0) ans += b;return ans;
}int main()
{LL x, y, m, n, L;while (scanf("%lld%lld%lld%lld%lld", &x, &y, &m, &n, &L) != EOF){LL ans = cal(m - n, L, y - x);if (ans == -1) printf("Impossible\n");else printf("%lld\n", ans);}return 0;
}

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