题目链接:http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=1407
题意:
有n个野人,野人各自住在第c[i]个山洞中(山洞成环状),每年向前走p[i]个山洞,到这个山洞住下来。
每个野人的寿命为l[i],问至少需要多少个山洞,才能让野人在有生之年永远不住在同一个山洞。
题解:
原本不会拓展欧几里得和同余方程,在这里尽量详细地写一下由这题学到的东西。
我原本是从网上看各类题解然后打的,因为不理解和某些题解上的错误,导致调了很久。
下面写我的题解,如有错误,敬请指出。
设山洞的数量为m。
首先,对于n=2时,若相遇,则得同余方程 c[i]+x*p[i] = c[j]+x*p[j] (mod m)
移项,得:(p[i]-p[j])*x=c[j]-c[i] (mod m)
即:(p[i]-p[j])*x + m*y = c[j]-c[i]
则由于p[i]-p[j]、m、c[j]-c[i]已知,该方程相当于 a*x+b*y=c,可用拓展欧几里得求解。
若该方程无解,或x小于l[i]且x小于l[j](注意是并且的关系,因为一个死了一个活着也是不能相遇的),则不会相遇。
所以,由于n<=15,可以从max(c[i])开始枚举m(因为开始时野人都不在同一个山洞,max(c[i])一定大于等于n),两两匹配,若都不能相遇,则当前的m值为最小整数解。
相关: 用拓展欧几里德算法求不定方程 a*x + b*y = c:
推荐一篇很好的博文:http://www.cnblogs.com/Rinyo/archive/2012/11/25/2787419.html
如果c不是gcd(a,b)的倍数,则该方程无解。
证明:
设g=gcd(a,b),则a=a‘g,b=b‘g
ax+by=c可化为g(a‘x+b‘y)=c
由于g、(a‘x+b‘y)、c都是整数,所以c必然是g的倍数。
拓展欧几里得:
int exgcd(int a,int b) { if (b == 0) { x=1,y=0; return a; } int t = exgcd (b,a%b,x,y); int x0 = x , y0 = y; x = y0; y = x0-(a/b)*y0; return t; }
证明:
ax + by = gcd(a,b)
bx‘+(a%b)y‘=gcd(b,a%b)
因为gcd(a,b) = gcd(b,a%b)
所以ax+by = bx‘+(a%b)y‘
代入a%b = a - ⌊a/b⌋*b (⌊⌋是向下取整符号)
ax + by = bx‘ + (a - ⌊a/b⌋*b)y‘
ax + by = ay‘ + b(x‘-⌊a/b⌋y‘)
所以: x = y‘ y = x‘-⌊a/b⌋*y‘
回溯即可得出答案。
此处求出的x和y是一组可行解,可以利用通式
x = x‘ + k*b
y = y‘ + k*b
求出最小整数解。
注意:ax + by = c 求的是c是gcd(a,b)的倍数时的解。
方法一:
方程两边同时除以g
a‘=a/g b‘=b/g c‘=c/g
得a‘x+b‘y=c‘
用拓展欧几里德算法求解a‘x‘+b‘y‘=1
则 x = x‘*c‘ y = y‘*c‘
这时,在用通式求最小整数解时加减的应是b‘
方法二:
我们可以直接求出ax’ + by’ =1
则 x = x‘*c/g y = y‘ * c/g
这时应注意,在求通式求最小整数解加减的仍应是b/g。(注意!)
代码如下:
1 #include<cstdio> 2 #include<cstdlib> 3 #include<cstring> 4 #include<iostream> 5 using namespace std; 6 7 const int N=20,M=1000010; 8 int n; 9 int cc[N],p[N],l[N]; 10 11 int maxx(int x,int y) {return x>y ? x:y;} 12 int minn(int x,int y) {return x<y ? x:y;} 13 int myabs(int x) {return x>0 ? x:-x;} 14 15 int gcd(int a,int b) 16 { 17 if(b==0) return a; 18 return gcd(b,a%b); 19 } 20 21 void exgcd(int a,int b,int &x,int &y) 22 { 23 if(b==0) {x=1,y=0;return ;} 24 exgcd(b,a%b,x,y); 25 int x0=x,y0=y; 26 x=y0;y=x0-(a/b)*y0; 27 return ; 28 } 29 30 bool check(int m) 31 { 32 for(int i=1;i<=n-1;i++) 33 for(int j=i+1;j<=n;j++) 34 { 35 int a=p[i]-p[j]; 36 int b=m; 37 int c=cc[j]-cc[i]; 38 39 int g=gcd(a,b); 40 if(c%g) continue; 41 a/=g;b/=g;c/=g;//b在此处可能变为负 42 int x,y; 43 exgcd(a,b,x,y); 44 x=x*c;y=y*c; 45 while(x>0) x-=myabs(b); 46 while(x<=0) x+=myabs(b); 47 if(x<=minn(l[i],l[j])) return 0;// 48 } 49 return 1; 50 } 51 52 int main() 53 { 54 scanf("%d",&n); 55 int mx=n; 56 for(int i=1;i<=n;i++) 57 { 58 scanf("%d%d%d",&cc[i],&p[i],&l[i]); 59 mx=maxx(mx,cc[i]); 60 } 61 for(int i=mx;i<=M;i++) 62 { 63 if(check(i)) {printf("%d\n",i);break;} 64 } 65 return 0; 66 }