GCD[最大公約數]:GCD作為縮寫意義有多種。它通常表示最大公約數（g -百科知識中文網

最大公約數（greatest common divisor，簡寫為gcd；或highest common factor，簡寫為hcf)，指某幾個整數共有因子中最大的一個。有時作為共產黨的拼音縮寫，在網路語言中出現。是一些不法分子為了躲避監察過濾而使用。

簡介

拼音：zuì dà gōng yuē shù
英語：greatest common divisor

早在公元前300年左右，歐幾里得就在他的著作《幾何原本》中給出了高效的解法——輾轉相除法。輾轉相除法使用到的原理很聰明也很簡單，假設用f（x, y）表示x，y的最大公約數，取k = x/y，b = x%y，則x = ky + b，如果一個數能夠同時整除x和y，則必能同時整除b和y；而能夠同時整除b和y的數也必能同時整除x和y，即x和y的公約數與b和y的公約數是相同的，其最大公約數也是相同的，則有f（x, y）= f（y, y % x）（y > 0），如此便可把原問題轉化為求兩個更小數的最大公約數，直到其中一個數為0，剩下的另外一個數就是兩者最大的公約數。

例如，12和30的公約數有：1、2、3、6，其中6就是12和30的最大公約數。

兩個整數的最大公約數主要有兩種尋找方法：

* 兩數各分解質因子，然後取出同樣有的項乘起來
* 輾轉相除法（擴展版）

和最低公倍數（lcm）的關係：gcd(a, b)×lcm(a, b) = ab

兩個整數的最大公因子可用於計算兩數的最低公倍數，或分數化簡成最簡分數。

兩個整數的最大公因子和最低公倍數中存在分配律：

* gcd(a, lcm(b, c)) = lcm(gcd(a, b), gcd(a, c))
* lcm(a, gcd(b, c)) = gcd(lcm(a, b), lcm(a, c))

在座標里，將點(0, 0)和(a, b)連起來，通過整數座標的點的數目（除了(0, 0)一點之外）就是gcd(a, b)

求最大公約數

1、歐幾里德算法和擴展歐幾里德算法

歐幾里德算法
歐幾里德算法又稱輾轉相除法，用於計算兩個整數a,b的最大公約數。其計算原理依賴於下面的定理：

定理：gcd(a,b) = gcd(b,a mod b)

證明：a可以表示成a = kb + r，則r = a mod b
假設d是a,b的一個公約數，則有
d|a, d|b，而r = a - kb，因此d|r
因此d是(b,a mod b)的公約數

假設d 是(b,a mod b)的公約數，則
d | b , d |r ，但是a = kb +r
因此d也是(a,b)的公約數

因此(a,b)和(b,a mod b)的公約數是一樣的，其最大公約數也必然相等，得證

歐幾里德算法就是根據這個原理來做的，其算法用C++語言描述為：

void swap(int & a, int & b)
{
int c = a;
a = b;
b = c;
}
int gcd(int a,int b)
{
if(0 == a )
{
return b;
}
if( 0 == b)
{
return a;
}
if(a > b)
{
swap(a,b);
}
int c;
for(c = a % b ; c > 0 ; c = a % b)
{
a = b;
b = c;
}
return b;
}

2、Stein算法
歐幾里德算法是計算兩個數最大公約數的傳統算法，他無論從理論還是從效率上都是很好的。但是他有一個致命的缺陷，這個缺陷只有在大素數時才會顯現出來。

考慮現在的硬體平台，一般整數最多也就是64位，對於這樣的整數，計算兩個數之間的模是很簡單的。對於字長為32位的平台，計算兩個不超過32位的整數的模，只需要一個指令周期，而計算64位以下的整數模，也不過幾個周期而已。但是對於更大的素數，這樣的計算過程就不得不由用戶來設計，為了計算兩個超過64位的整數的模，用戶也許不得不採用類似於多位數除法手算過程中的試商法，這個過程不但複雜，而且消耗了很多CPU時間。對於現代密碼算法，要求計算128位以上的素數的情況比比皆是，設計這樣的程式迫切希望能夠拋棄除法和取模。

Stein算法由J. Stein 1961年提出，這個方法也是計算兩個數的最大公約數。和歐幾里德算法不同的是，Stein算法只有整數的移位和加減法，這對於程式設計者是一個福音。

為了說明Stein算法的正確性，首先必須注意到以下結論：

gcd(a,a) = a，也就是一個數和他自身的公約數是其自身
gcd(ka,kb) = k gcd(a,b)，也就是最大公約數運算和倍乘運算可以交換，特殊的，當k=2時，說明兩個偶數的最大公約數必然能被2整除

C++/java 實現
// c++/java stein 算法
int gcd(int a,int b){
if(a<b)//arrange so that a>b{
int temp = a;
a = b;
b=temp;
}
if(0==b)//the base case
return a;
if(a%2==0 && b%2 ==0)//a and b are even
return 2*gcd(a/2,b/2);
if ( a%2 == 0)// only a is even
return gcd(a/2,b);
if ( b%2==0 )// only b is even
return gcd(a,b/2);

return gcd((a+b)/2,(a-b)/2);// a and b are odd

}

GCD[最大公約數]

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