一个数以最少步骤分解为另外两个数和差问题的解决

2023-11-07 08:18

本文主要是介绍一个数以最少步骤分解为另外两个数和差问题的解决,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

有同学面试的时候遇到要求一个数以最少步骤分解为另外两个数和差问题的解决,大约描述是“将一个数分解为几个数的和或者差的形式,并且使步骤最小”。

这类题的解题理论是数论里面的一次不定方程的整数解。
引用 百度百科:
定义1. 形如 ax + by = c ( a,b,c∈Z,a,b不同时为零)的方程称为二元一次不定方程。
定理1. 方程 ax + by = c 有解的充要是 ( a,b ) | c;//(a,b)的意思是a和b的最大公约数,(a,b)|c的意思是此公约数可以被c整除。所以公约数为1的两个数可以通过加减得到任意其他数
定理2. 若( a,b ) = 1,且 x0,y0为 ax + by = c 的一个解,则方程的一切解都可以表示成
 x=x0+t*b/(a,b)
 y=y0+t*a/(a,b)

 

定理3. n元一次不定方程 a1x1 + a2x2 +…+ anxn = c,( a1,a2,…an,c∈N )有解的充要条件是:( a1,a2,…an ) | c.


例如将任意数分解5和7的和差形式,求最少需要多少次可以完成。
转换成数学描述就是求解
5a+7b=A 
的整数解 a=a0+Xm, b=b0+Ym, 并且使|a|+|b|最小。


以求解123分解为5和7的组合为例:
1、验证:5和7的最大公约数(5,7)是1, 1|123, 可以计算。
2、使用辗转相除法
5a+7b=123, 
a=(123-7b)/5 = 25-b-2(1+b)/5 令(1+b)/5=m得
b=-1+5m, a=25-(-1+5m)-2m = 26-7m
下面求最小的|a|+|b|.

m<=1/5或者m>=26/7时min(|a|+|b|)=min(|a-b|)=min(|27-12m|)取m整数值m=4,得min(|a|+|b|)=21

1/5<= m <=26/7时min(|a|+|b|) = min(a+b)=min(25-2m)取m=3得min(|a|+|b|)=19

可见取m=3时可得最小步骤为19次和差运算,且a=5,b=14, 即123=5*5+7*14.

 

对于多个数的情况,也可以使用多元不定方程类似解决。

这篇关于一个数以最少步骤分解为另外两个数和差问题的解决的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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