洛谷P1516 青蛙的約會(擴展歐幾里德)


洛谷題目傳送門

很容易想到,如果他們相遇,他們初始的位置坐標之差\(x-y\)和跳的距離\((n-m)t\)(設\(t\)為跳的次數)之差應該是模緯線長\(l\)同余的,即\((n-m)t\equiv x-y(\bmod l)\)

轉化一下,不就變成了讓我們求一個不定方程\((n-m)t+kl=x-y(k\in \mathbb Z)\)\(t\)的最小非負整數解么?

\(a=n-m,b=l,c=x-y\),把它轉化成我們比較熟悉的一般不定方程的形式\(ax+by=c\)(此式的\(x,y\)與題目給的坐標意義不同)

首先,設\(g=\gcd(a,b)\)我們可以通過擴歐求出\(ax_0+by_0=g\)\(x_0\)的一個解

這時,因為\(\frac{ax+by}g\)為整數,所以\(\frac c g\)也必須是整數,否則無解

否則,等式兩邊同乘\(\frac cg\),得\(a\frac{cx_0}g+b\frac{cy_0}{g}=c\)

那么,\(x=\frac{cx_0}g\)就是\(ax+by=c\)\(x\)的一個解

如何由一個解得到其它解呢?有一個恆等式\(a(x+db)+b(y-da)=c\)

在保證\(db,da\)都是整數的情況下,我們讓\(d\)最小,就可以得到所有的整數解,那么\(d=\frac 1g\)

如果解出的\(x>0\),那么最小非負整數解等於\(x\bmod\frac b g\);否則等於\(x\bmod\frac b g+\frac b g\)

代碼就可以直接寫(x%(b/g)+b/g)%(b/g)

然后就可以交上去了,發現獲得了70分

怎么回事?因為\(\gcd\)只對非負整數有意義,所以如果\(a<0\)等式兩邊要同時取負,\(a,c\)都要變成相反數;\(b\)本來就是正數,不用變也不能變。

總之,雖然是裸的exgcd題,但是很容易被細節實現坑到,尤其是求最小非負整數解和處理\(a\)為負數的地方。

#include<cstdio>
#define LL long long
LL x,y,m,n,l,a,b,c,x0,y0,g,tmp;
void exgcd(LL a,LL b){
	if(!b){x0=1;g=a;return;}//順便求gcd
	exgcd(b,a%b);
	tmp=x0;x0=y0;y0=tmp-a/b*y0;
}
int main(){
	scanf("%lld%lld%lld%lld%lld",&x,&y,&m,&n,&l);
	a=n-m;b=l;c=x-y;
	if(a<0)a=-a,c=-c;//處理a為負數情況
	exgcd(a,b);
	if(c%g)puts("Impossible");
	else printf("%lld\n",(c/g*x0%(b/g)+b/g)%(b/g));//求最小非負整數解
	return 0;
}


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