В данном уроке мы узнаем, как найти наименьшее общее кратное (НОК) и наибольший общий делитель (НОД) с помощью языка программирования Python.
Но прежде чем мы начнем, давайте разберем, что обозначает Least Common Multiple (LCM) — наименьшее общее кратное.
НОК: наименьшее общее кратное
Это понятие арифметики и системы счисления. НОК двух целых чисел a и b обозначается НОК(a,b). Это наименьшее натуральное число, которое делится и на «а», и на «b».
Например: у нас есть два целых числа 4 и 6. Найдем НОК:
- Кратные 4:
4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36,... and so on...
- Кратные 6:
6, 12, 18, 24, 30, 36, 42,... and so on....
Общие кратные 4 и 6 — это просто числа, которые есть в обоих списках:
12, 24, 36, 48, 60, 72,.... and so on....
НОК — это наименьший общий множитель, поэтому он равен 12.
Поскольку мы поняли основную концепцию НОК, давайте рассмотрим следующую программу для нахождения НОК заданных целых чисел.
Пример:
# defining a function to calculate LCM def calculate_lcm(x, y): # selecting the greater number if x > y: greater = x else: greater = y while(True): if((greater % x == 0) and(greater % y == 0)): lcm = greater break greater += 1 return lcm # taking input from users num1 = int(input("Enter first number: ")) num2 = int(input("Enter second number: ")) # printing the result for the users print("The L.C.M. of", num1,"and", num2,"is", calculate_lcm(num1, num2))
Выход:
Enter first number: 3 Enter second number: 4 The L.C.M. of 3 and 4 is 12
Объяснение:
Эта программа сохраняет два числа в num1 и num2 соответственно. Эти числа передаются в функцию calculate_lcm(). Функция возвращает НОК двух чисел.
Внутри функции мы сначала определили большее из двух чисел, поскольку наименьшее общее кратное может быть больше или равно наибольшему числу. Затем мы используем бесконечный цикл while, чтобы перейти от этого числа и дальше.
На каждой итерации мы проверяли, идеально ли делят оба числа число. Если это так, мы сохранили число как НОК и вышли из цикла. В противном случае число увеличивается на 1, и цикл продолжается.
НОД: наибольший общий делитель
В этом разделе мы разберем, как найти Highest Common Factor (HCF) — наибольший общий делитель (НОД) в языке программирования Python.
Наибольший общий делитель двух или более целых чисел, когда хотя бы одно из них не равно нулю, является наибольшим положительным целым числом, которое без остатка делит целые числа. Например, НОД 8 и 12 равен 4.
Например:
У нас есть два целых числа 8 и 12. Найдем наибольший общий делитель.
- Делители числа 8:
1, 2, 4, 8
- Делители числа 12:
1, 2, 3, 4, 6, 12
НОД 8 и 12 равны 4.
Теперь давайте рассмотрим пример, основанный на нахождении НОД двух заданных чисел.
Пример:
# defining a function to calculate HCF def calculate_hcf(x, y): # selecting the smaller number if x > y: smaller = y else: smaller = x for i in range(1,smaller + 1): if((x % i == 0) and(y % i == 0)): hcf = i return hcf # taking input from users num1 = int(input("Enter first number: ")) num2 = int(input("Enter second number: ")) # printing the result for the users print("The H.C.F. of", num1,"and", num2,"is", calculate_hcf(num1, num2))
Выход:
Enter first number: 8 Enter second number: 12 The H.C.F. of 8 and 12 is 4
Объяснение:
В приведенном выше фрагменте кода два целых числа, хранящиеся в переменных num1 и num2, передаются в функцию calculate_hcf(). Функция вычисляет НОД для этих двух чисел и возвращает его.
Внутри функции мы должны определить меньшее число, поскольку НОД может быть меньше или равен наименьшему числу. Затем мы использовали цикл for, чтобы перейти от 1 к этому числу.
На каждой итерации мы должны проверять, точно ли число делит оба входных числа. Если это так, мы должны сохранить число как НОД. По завершении цикла мы получаем наибольшее число, которое идеально делит оба числа.
1196-1017cookie-checkНахождение НОК и НОД в Python — примеры
В этой статье о Python мы рассмотрим, как получить наименьшее общее кратное (НОК) двух чисел. Для этого мы применим математическую формулу, опираясь также на наибольший общий делитель.
Если вдруг вы не знаете, наименьшее общее кратное двух чисел – это наименьшее натуральное число, отличное от нуля, которое делится на каждое из них без остатка.
Давайте рассмотрим пример. Для чисел 20 и 6 есть кратные 60, 120 и другие.
Хотя существует несколько кратных чисел, нас интересует наименьшее из них, которым в данном случае является 60. Нет меньшего числа, которое было бы кратно обоим.
Содержание
- 1 Формула
- 2 Наименьшее общее кратное в Python
- 3 Собираем все вместе
- 3.1 Похожие записи
Формула
Чтобы получить наименьшее общее кратное в Python, мы должны применить формулу.
НОК(a, b) = (a * b) / НОД(a, b)
Здесь мы умножим a на b, а затем разделим результат на наибольший общий делитель (НОД) этих двух чисел.
Давайте перейдем к делу.
Code language: JavaScript (javascript)
def min_common_divisor(a, b): return (a * b) / max_common_divisor(a, b)
Как видите, это всего лишь вопрос написания формулы.
Собираем все вместе
Полный код вместе с функцией НОД выглядит следующим образом:
Code language: PHP (php)
def max_common_divisor(a, b): temp = 0 while b != 0: temp = b b = a % b a = temp return a def min_common_divisor(a, b): return (a * b) / max_common_divisor(a, b) a = 20 b = 6 nok = min_common_diviso print(f"Наименьшее общее кратное {a} и {b} равно {nok}.")
Наименьшее общее кратное
Написать функцию, которая вычисляет наименьшее общее кратное (НОК) пары чисел по формуле
НОК = ab / НОД(a, b),
где a и b – это натуральные числа, НОД – наибольший общий делитель.
Решение задачи на языке программирования Python
Из условия задачи ясно, чтобы найти НОК, надо сначала найти НОД. Последний можно вычислить, постепенно находя остаток от деления большего числа из пары на меньшее и присваивая остаток переменной, связанной с большим числом (см. алгоритм Евклида). В какой-то момент значение одной из переменных станет равным 0. Когда это произойдет, другая будет содержать НОД. Если неизвестно, какая именно переменная содержит НОД, то можно просто сложить значения обоих переменных.
В коде ниже используется функция для нахождения НОК, которая принимает два числа и возвращает найденное наименьшее общее кратное.
В основной ветке программы функция вызывается в цикле, который завершается, если то, что было введено, нельзя преобразовать к целому. В этом случае генерируется исключение и поток выполнения переходит к ветке except
.
def lcm(a, b): m = a * b while a != 0 and b != 0: if a > b: a %= b else: b %= a return m // (a + b) while 1: try: x = int(input('a = ')) y = int(input('b = ')) print('НОК:', lcm(x, y)) except ValueError: break
Пример выполнения:
a = 14 b = 18 НОК: 126 a = 105 b = 305 НОК: 6405 a = stop
В модуле math
языка программирования Python есть функция для нахождения наибольшего общего делителя (gcd
– greatest common devisor). При ее использовании наша функция вычисления наименьшего общего кратного lcm
(least common multiple) упрощается.
def lcm(a, b): import math return (a * b) // math.gcd(a, b)
Больше задач в PDF
Описание задачи
Программа принимает на вход два числа и находит наименьшее общее кратное (НОК) при помощи рекурсии.
Решение задачи
- Принимаем два числа и записываем их в отдельные переменные.
- Вводим переменную, которая в начале работы функции принимает значение наибольшей из двух переменных.
- Проверяем, делится ли без остатка число, содержащееся во вновь введенной переменной, на оба данных нам числа одновременно.
- Если делится, то функция прекращает свою работу и выводит это число, которое и будет наименьшим общим кратным (НОК).
- Если нет, то опять вызывается эта рекурсивная функция, в которой значение переменной еще раз увеличивается на величину наибольшего из данных в задаче чисел. И так будет повторяться, пока не выполнится условие делимости без остатка на оба числа.
- После того как функция завершит свою работу, значение наименьшего общего кратного (НОК) выводится на экран.
Исходный код
Ниже дан исходный код, который осуществляет нахождение наименьшего общего кратного (НОК) с использованием рекурсии. Результаты работы программы также даны ниже.
def lcm(a, b): lcm.multiple = lcm.multiple + b if ((lcm.multiple % a == 0) and (lcm.multiple % b == 0)): return lcm.multiple; else: lcm(a, b) return lcm.multiple lcm.multiple = 0 a = int(input("Введите первое число:")) b = int(input("Введите второе число:")) if (a > b): LCM = lcm(b, a) else: LCM = lcm(a, b) print("НОК:") print(LCM)
Объяснение работы программы
- Пользователь вводит два числа и они записываются в переменные
a
иb
. - Также вводится еще одна переменная,
lcm.multiple
, которая для начала инициируется нулем. - Далее проверяется, какое из введенных чисел больше, чтобы передать их в рекурсивную функцию
lcm()
в порядке возрастания. - В функции
lcm()
на первом шаге значение переменной увеличивается на величину наибольшего из введенных пользователем чисел. То есть при первом вызове функции значение переменной становится равным этому числу. - Затем происходит проверка, делится ли значение переменной
lcm.multiple
без остатка на оба наших числа одновременно. Если делится, то функция прекращает свою работу и выводит в качестве результата значение переменнойlcm.multiple
. - Если нет, то опять вызывается рекурсивная функция
lcm()
, в которой значение переменнойlcm.multiple
еще раз увеличивается на величину наибольшего из данных в задаче чисел. И так будет повторяться, пока не выполнится условие делимости без остатка на оба числа. - После того как функция завершит свою работу, значение наименьшего общего кратного (НОК) выводится на экран.
Результаты работы программы
Пример 1: Введите первое число:126 Введите второе число:12 НОК: 252 Пример 2: Введите первое число:25 Введите второе число:5 НОК: 25
Функции относящиеся к теории чисел.
В этом разделе представлены функции относящиеся к теории чисел.
Содержание:
- Факториал числа,
- Наибольший общий делитель целых чисел,
- Функция
math.frexp()
, - Функция
math.ldexp()
, - Абсолютное значение числа,
- Остаток от деления,
- Получить дробную и целую часть числа,
- Получить точную сумму элементов списка,
- Получить число
x
со знаком числаy
, - Сравнение в пределах указанной точности,
- Наименьшее общее кратное целых чисел,
- Следующее значение
float
послеx
по направлению кy
, - Наименьший значащий бит числа
float
.
math.factorial(x)
:
Функция math.factorial()
возвращает факториал указанного числа x
.
>>> import math >>> math.factorial(5) 120
Данная функция всегда возвращает число типа int
и поддерживает длинную арифметику, т.е. величина обрабатываемого числа x
и возвращаемого результата ограничивается только возможностями компьютера.
Если x
не является целым числом или если x
является отрицательным, то будет вызвано исключение ValueError
.
Изменено в Python 3.9. Не рекомендуется передавать числа с плавающей запятой с целыми значениями (например, 5.0).
math.gcd(*integers)
:
Функция math.gcd()
возвращает наибольший общий делитель указанных целочисленных аргументов *integers
.
>>> import math >>> math.gcd(3886, 9048) # 58 # проверяем >>> 3886/58, 9048/58 # (67.0, 156.0)
- Если какой-либо из аргументов не равен нулю, то возвращаемое значение является наибольшим положительным целым числом, которое является делителем всех аргументов:
- Если все аргументы равны нулю, то возвращаемое значение равно 0.
- функция
math.gcd()
вызванная без аргументов возвращает 0.
Указанные числа должны быть целыми типа int
, но могут быть как положительными, так и отрицательными:
>>> import math >>> math.gcd(-4, -8) # 4 >>> math.gcd(-4, -8.8) # Traceback (most recent call last): # File "<stdin>", line 1, in <module> # TypeError: 'float' object cannot be interpreted as an integer
Изменено в Python 3.9: Добавлена поддержка произвольного количества аргументов. Раньше поддерживалось только два аргумента.
math.frexp(x)
:
Функция math.frexp()
возвращает кортеж из двух чисел (m, e)
таких что x == m*2**e
.
>>> import math >>> math.frexp(123) # (0.9609375, 7) >>> 0.9609375*2**7 # 123.0
Число m
принадлежит к типу float
и всегда является таким, что 0.5 <= abs(m) < 1
, даже для тех случаев, когда значением x
является произвольная степень двойки. Число e
всегда целое число int
:
>>> math.frexp(0.25) # (0.5, -1) >>> math.frexp(64) # (0.5, 7)
Если x
равен 0, то будет возвращено (0.0, 0)
.
Данная функция используется тогда, когда представление чисел типа float
не должно зависеть от архитектуры машины.
math.ldexp(x, i)
:
Функция math.ldexp()
возвращает значение равное x*2**i
, т.е. является обратной к функции math.frexp()
.
>>> import math >>> math.ldexp(3, 4) # 48.0 >>> math.ldexp(0.125, 8) # 32.0
math.fabs(x)
:
Функция math.fabs()
возвращает абсолютное значение, модуль числа x
. Результат всегда тип float
.
>>> import math >>> math.fabs(-3) 3.0
Данная функция в отличии от встроенной функции abs()
не обрабатывает комплексные числа.
math.fmod(x)
:
Функция math.fmod()
возвращает остаток от деления числа x
на число y
, вычисленный так, как это определено в библиотеке math
языка C.
>>> import math >>> math.fmod(2.23, 0.2) 0.02999999999999986
Данная функция направлена на то, что бы результат был максимально приближен к значению x - n*y
для некоторого целого числа n
, что бы этот результат имел тот же знак, что и x
, что бы разность x - n*y == abs(y)
.
Для чисел типа float
данная функция является предпочтительнее чем команда x%y
, которая в свою очередь является предпочтительной для чисел типа int
. Так как для некоторых случаев, например при x = -1e-100
и x = 1e100
, команда x%y
может вообще выдать неправильный результат.
math.modf(x)
:
Функция math.modf()
возвращает кортеж из двух чисел (f, w)
где f
это дробная, а w
– целая часть числа x
. Результат всегда имеет тип float
.
>>> import math >>> math.modf(3) # (0.0, 3.0) >>> math.modf(3.14) # (0.14000000000000012, 3.0)
math.fsum(iterable)
:
Функция math.fsum()
возвращает точную сумму значений в итерируемой последовательности iterable
. Возвращаемый результат всегда типа float
.
>>> import math >>> sum([.1, .1, .1, .1, .1, .1, .1, .1, .1, .1]) # 0.9999999999999999 >>> math.fsum([.1, .1, .1, .1, .1, .1, .1, .1, .1, .1]) # 1.0
Может показаться, что эта сумма будет точной всегда, но на самом деле это не так:
>>> math.fsum([0.3, 0.3, 0.3]) 0.8999999999999999
Многое зависит от сборки компилятора языка C, который используется на данной платформе. Если вам нужны точные арифметические операции с десятичными дробями, то воспользуйтесь модулем decimal
.
math.copysign(x, y)
:
Функция math.copysign()
возвращает число c абсолютным значением x
, но со знаком числа y
. Возвращаемый результат всегда типа float
>>> import math >>> math.copysign(14, -12) # -14.0 >>> math.copysign(-14, 12) # 14.0
На платформах, которые поддерживают нули со знаком функция math.copysign(1.0, -0.0)
возвращает -1.0.
math.isclose(a, b, *, rel_tol=1e-09, abs_tol=0.0)
:
Функция math.isclose()
возвращает True
если в пределах указанной точности, числа a
и b
близки настолько, что их можно считать равными.
>>> import math >>> x = 7 >>> y = 7.000000000000001 >>> x==y # False >>> math.isclose(x, y) # True
Считать числа близкими или нет, определяют два аргумента rel_tol
и abs_tol
.
Аргумент rel_tol
это относительный допуск, определяемый как максимально допустимая разница между числами a
и b
относительно большего из них по модулю. По умолчанию rel_tol=1e-09
, что гарантирует, что числа a
и b
будут одинаковы, в пределах 9 десятичных цифр. Чтобы числа считались равными, если они, допустим, отличаются меньше чем на 0.1%, то достаточно установить rel_tol=0.001
, но в любом случае данный параметр, должен быть больше нуля:
>>> y = 7.000001 >>> math.isclose(y, 6.999, rel_tol=0.001) # True
Аргумент abs_tol
это минимальный абсолютный допуск. полезен для сравнений, близких к нулю. Значение abs_tol
должно быть не меньше нуля.
Данная функция эквивалентна команде abs(a-b) <= max(rel_tol * max(abs(a), abs(b)), abs_tol)
. Значения inf
, -inf
считаются близкими только сами к себе, а NaN
не является близким ни к одному значению, включая само NaN
.
math.lcm(*integers)
:
Функция math.lcm()
возвращает наименьшее общее кратное указанных целочисленных аргументов *integers
.
- Если все аргументы отличны от нуля, то возвращаемое значение является наименьшим положительным целым числом, кратным всем аргументам.
- Если какой-либо из аргументов равен нулю, то возвращается значение
0
. - Функция
math.lcm()
, вызванная без аргументов возвращает1
.
Новое в Python 3.9.
math.nextafter(x, y)
:
Функция math.nextafter()
возвращает следующее значение float
после x
по направлению к y
.
Если x
равно y
, то функция возвращает y
.
Примеры:
math.nextafter(x, math.inf)
идет вверх: в сторону положительной бесконечности.math.nextafter(x, -math.inf)
идет вниз: в сторону минус бесконечности.math.nextafter(x, 0.0)
стремится к нулю.math.nextafter(x, math.copysign(math.inf, x))
уходит от нуля.
Новое в Python 3.9.
Смотрите также математическую функцию math.ulp()
.
math.ulp(x)
:
Функция math.isclose()
возвращает значение наименьшего значащего бита числа float
x
.
- Если
x
–NaN
(не число), то вернетx
. - Если
x
отрицательный, то вернетulp(-x)
. - Если
x
– положительная бесконечность, то вернетx
. - Если
x
равен нулю, то вернет наименьшее положительное денормализованное представимое числоfloat
(меньше минимального положительного нормализованного числаfloat
,sys.float_info.min
). - Если
x
равен наибольшему положительному представимому числуfloat
, то вернет значение младшего значащего битаx
, так что первое числоfloat
меньшеx
будетx - ulp(x)
. - В противном случае (
x
– положительное конечное число) вернет значение младшего значащего битаx
, так что первое числоfloat
большеx
равноx + ulp(x)
.
ULP означает “Единица на последнем месте”.
Новое в Python 3.9.
Смотрите также математическую функцию math.nextafter()
.