2020.03.23

数学

最大公約数 その1

ここでは、与えられた2つの自然数(正の整数)の最大公約数を地道な方法で求めるJavaソースコードを紹介します。

最大公約数を求める方法は、2つの自然数の小さい数から1ずつ減らしていき、2つの自然数を割り切った値を最大公約数とする方法です。

Javaソースコード

それでは、Javaソースコードをみてみましょう。

GCD_1.java

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public class GCD_1 {
	// aとbの最大公倍数を戻すメソッド
	// 値が取得できない場合0を戻す
	static int gcd( int a, int b )
	{
		// 両方の値が0以下なら0を戻す
		if ( ( 0 >= a ) && ( 0 >= b ) ) return 0;

		// 両方の値が同じならaを戻す
		if ( a == b ) return a;

		// aとbの小さい値をminに代入
		int min = Math.min( a, b );

		// 最大公約数の初期値を代入
		int ans = 1;

		// 最大公約数を求めるループ
		for ( int i = min; i >= 2; i -- ) {
			if ( 0 == ( a % i ) ) {
				// aはiで割り切れた
				if ( 0 == ( b % i ) ) {
					// bはiで割り切れた
					// iが最大公約数
					ans = i;
					break;
				}
			}
		}

		// 最大公約数を戻す
		return ans;
	}


	// メイン
	public static void main( String[] args ) {
		// 2つの変数を宣言
		int a, b;

		// 8と12の最大公約数
		a = 8;
		b = 12;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 13と4の最大公約数
		a = 13;
		b = 4;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 144と32の最大公約数
		a = 144;
		b = 32;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 0と10の最大公約数
		a = 0;
		b = 10;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 0と0の最大公約数
		a = 0;
		b = 0;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );
	}
}

コンパイル ソースコードが「ANSI」の場合

C:\talavax\javasample>javac -encoding sjis GCD_1.java

コンパイル ソースコードが「UTF-8」の場合

C:\talavax\javasample>javac GCD_1.java

実行

C:\talavax\javasample>java GCD_1

出力結果

8と12の最大公約数は、4
13と4の最大公約数は、1
0と10の最大公約数は、1
0と0の最大公約数は、0

このソースコードは、2つの値の両方が0以下の場合には0を戻します。

2つの値の片方が0以下の場合には1を戻します。

Javaソースコードの解説

ここからは、このソースコードを上から順番に解説していきます。

001
public class GCD_1 {

クラス名を、GCD_1としています。

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005
	// aとbの最大公倍数を戻すメソッド
	// 値が取得できない場合0を戻す
	static int gcd( int a, int b )
	{

最大公約数を求めるメソッドgcdです。int型の2つの引数a、bを渡して、aとbを割り切れる最大の値を求めるメソッドです。その中で一番大きい値を返すメソッドです。

006
007
		// 両方の値が0以下なら0を戻す
		if ( ( 0 >= a ) && ( 0 >= b ) ) return 0;

引数a、bの両方が0以下の場合、最大公約数は無いのでreturn文で0を戻します。

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010
		// 両方の値が同じならaを戻す
		if ( a == b ) return a;

引数a、bが同じの場合、return文でaを戻します。

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		// aとbの小さい値をminに代入
		int min = Math.min( a, b );

		// 最大公約数の初期値を代入
		int ans = 1;

		// 最大公約数を求めるループ
		for ( int i = min; i >= 2; i -- ) {
			if ( 0 == ( a % i ) ) {
				// aはiで割り切れた
				if ( 0 == ( b % i ) ) {
					// bはiで割り切れた
					// iが最大公約数
					ans = i;
					break;
				}
			}
		}

int型変数minにaとbの小さいほうの値を代入します。変数iをminから2まで1ずつ減らしていき、aとbの両方が割り切れたときの変数iの値をansに代入し、break文for文を抜けます。

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032
		// 最大公約数を戻す
		return ans;

最後に変数ansをreturn文で戻します。割り切れる数がない場合、ans=1を戻します。

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066
	// メイン
	public static void main( String[] args ) {
		// 2つの変数を宣言
		int a, b;

		// 8と12の最大公約数
		a = 8;
		b = 12;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 13と4の最大公約数
		a = 13;
		b = 4;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 144と32の最大公約数
		a = 144;
		b = 32;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 0と10の最大公約数
		a = 0;
		b = 10;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );

		// 0と0の最大公約数
		a = 0;
		b = 0;
		System.out.println( a + "と" + b + "の最大公約数は、" + gcd( a, b ) );
	}
}

このmainメソッドからプログラムを実行します。最大公約数を求めるgcdメソッドに値を渡して、結果をコンソール出力しています。

以上です。

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