青蛙的约会-求解模线性同余方程

1.问题描述:

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。 

问题网址:https://vjudge.net/problem/OpenJ_Bailian-1061

2.思路分析:因为两只青蛙有可能在绕弯大于一圈的维度才相遇到,这个问题实际上就是取余的问题

x + k * m  =  L * t1+ 余数

y + k * n =   L * t2 + 余数

方程两边相减:(m - n)*k + Lt = y - x;

本质其实就是解决线性方程:a x  + b y = m的一个解的问题,因为其中涉及到求解的次数应该是大于零的,那么求解的应该是第一个大于零的解

需要进行以下的处理:b /= d(d为a,b的最大公约数) x0 = (x%b + b)%b

代码如下:

import java.util.Scanner;
public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int x = sc.nextInt();//坐标
        int y = sc.nextInt();//坐标
        int m = sc.nextInt();//A一次跳
        int n = sc.nextInt();//B一次跳
        int L = sc.nextInt();//纬度总长
        int a = m - n;
        int b = L;
        m = y - x;
        long d;
        try {
            d = Ext_gcd.linearEquation(a, b, m);
            //System.out.println(d);
            long x0 = Ext_gcd.x;
            b /= d;
            b = Math.abs(b);
            x0 = (x0 % b + b) % b;
            System.out.println(x0);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Impossible");
            e.printStackTrace();
        }    
    }
    
    private static class Ext_gcd{
        public static long x,y;
        public static long gcd(int a,int b){
            if(b==0){
                x = 1;
                y = 0;
                return a;
            }
            long res = gcd(b,a%b);
            long x1 = x;
            x = y;
            y = x1 - a / b * y;
            return res;
        }
        
        public static long linearEquation(int a,int b,int m) throws Exception{
            long d = gcd(a,b);
            if(m%d!=0){
                throw new Exception("无解");
            }else{
                long n = m / d;
                x *= n;
                y *= n;
            }
            return d;
        }
    }    
}
 

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