โจทย์
Stein's Algorithm ใช้สำหรับหา GCD ของตัวเลข เนื่องจากมันคำนวณ greatest common divisor ของจำนวนเต็มไม่ติดลบสองจำนวน มันแทนที่การหารด้วยการเลื่อนบิต การเปรียบเทียบ และการลบ หาก a และ b ทั้งคู่เป็น 0 gcd คือศูนย์ gcd(0, 0) = 0 อัลกอริทึมสำหรับ GCD(a,b) ดังนี้
อัลกอริทึม
เริ่ม ขั้นตอน 1: ตรวจสอบ ถ้า a และ b ทั้งคู่เป็น 0 gcd คือศูนย์ gcd(0, 0) = 0 ขั้นตอน 2: แล้ว gcd(a, 0) = a และ gcd(0, b) = b เพราะทุกอย่างหาร 0 ลงตัว ขั้นตอน 3: ตรวจสอบ ถ้า a และ b ทั้งคู่เป็นเลขคู่ gcd(a, b) = 2*gcd(a/2, b/2) เพราะ 2 เป็นตัวหารร่วม การคูณด้วย 2 สามารถทำด้วย bitwise shift operator ขั้นตอน 4: ถ้า a เป็นเลขคู่และ b เป็นเลขคี่ gcd(a, b) = gcd(a/2, b) ทำนองเดียวกัน ถ้า a เป็นเลขคี่และ b เป็นเลขคู่ gcd(a, b) = gcd(a, b/2) เพราะ 2 ไม่ใช่ตัวหารร่วม ขั้นตอน 5: ถ้า a และ b ทั้งคู่เป็นเลขคี่ gcd(a, b) = gcd(|a-b|/2, b) สังเกตว่าความต่างของเลขคี่สองจำนวนเป็นเลขคู่ ขั้นตอน 6: ทำซ้ำขั้นตอน 3-5 จนกว่า a = b หรือ a = 0 สิ้นสุด
ในมุมมองของอัลกอริทึมด้านบนสำหรับคำนวณ GCD ของ 2 จำนวน โค้ด C++ ด้านล่างถูกเขียนขึ้นดังนี้
ตัวอย่างโค้ด C++
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int funGCD(int x, int y){
if (x == 0)
return y;
if (y == 0)
return x;
int k;
for (k = 0; ((x | y) & 1) == 0; ++k){
x >>= 1;
y >>= 1;
}
while ((x & 1) == 0)
x >>= 1;
do {
while ((y & 1) == 0)
y >>= 1;
if (x > y)
swap(x, y); // Swap u and v.
y = (y - x);
} while (y != 0);
return x << k;
}
int main(){
int a = 24, b = 18;
printf("Calculated GCD of numbers (24,18) is= %d\n", funGCD(a, b));
return 0;
}
ผลลัพธ์
สุดท้าย GCD ของตัวเลขที่ให้มา 24 และ 18 คำนวณได้เป็น 6 โดยใช้ Stein's Algorithm ดังนี้
Calculated GCD of numbers (24,18) is= 6