如何使用正则表达式解代数方程组中的丢番图方程

 时间:2024-11-05 11:57:21

我们知道,正则表达式可以巧妙用来判断一个整数是否是素数,那么更进一步,我们来看如何通过正则表达式,求解代数方程中一类著名的问题,丢番图方程,即整数范围内的整系数方程。

如何使用正则表达式解代数方程组中的丢番图方程

工具/原料

Chrome

方法/步骤

1、我们同样在Chrome浏览器中,来执行相应的JS代码,来实现使用正则表达式,来求解一些简单的丢番图方程,例如,小学奥数题中经常出现的鸡兔同笼问题。

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2、1500年前,《孙子算经》中就记载了这个有趣的问题:今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?雉【zhì】,俗称“野鸡”。这句话意思就是把鸡和兔放在同一个笼子中,数头有35个头,数脚有94只脚,那么鸡和兔分别有多少只?我们知道,设鸡和兔分别为x和y只,可以这样列二元一次方程组:x+y=352x+4y=94并求它的正整数解。

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3、在正式解方程之前,我们先来看如何使用正则表达式来解多元一次方程的正整数解。举例这个二元一次方程:15x+2y=40首先,我们在Chrome浏览器中,打开Console控制台方法是,在任何网页,按下快捷键F12(或者右击“审查元素”)

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4、然后点击“Console”

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5、我们一冶嚏型正式输入JS代码(其中用到了正则表达式)Array(40+1).join(1).replace(/^(.+)\1{14}(.+)\2{1}$/,'$1,$婷钠痢灵2').replace(/^[^,]+|[^,]+$/g,function(t){returnt.length})然后按下回车键,迅速得到方程的正整数解注意,上述代码中加粗部分,分别为:40:即方程等号右边的数字14:第一个未知数的系数减去11:第二个未知数的系数减去1

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6、可以验算一下,(2,5)确实是方程15x+2y=40的一组正整数骈禄笫杳解。这里来详细解释一下,上面JS代码的原理。Array(40+1)//惺绅寨瞀构建一个包含(40+1)个元素的空数组.join(1)//将数组中元素用字符串1连接起来,//变成一个40个1组成的字符串.replace(/^(.+)\1{14}(.+)\2{1}$/,'$1,$2')//将40个1的字符串,//进行正则表达式匹配,//匹配为(14+1)个子字符串,//以及(1+1)个子字符串//这两个子字符串合起来,即组成原来的40个1的字符串//匹配成功后,在这两个子字符串之间,插入英文半角逗号.replace(/^[^,]+|[^,]+$/g,function(t){returnt.length})//根据逗号分隔标记,分别计算这两个子字符串的长度,//用长度来代替原来的字符串,即可得到方程的解

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7、当然最后的替换,我们还可以这样来写,.replace(/.+/g,function(t){vars=t.split(',');return'x='+s[0].length+','+'y='+s[1].length})//得到x=2,y=5更加直观的求解结果。

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8、接下来,我们正式回到一开始的鸡兔同笼问题。注意,如果直接按照上述思路,来求解,很可能失败。举例,方程组中的第1个方程,x+y=35因为有很多组解,如果简单使用上述代码,会得到这样的错误解

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9、那么如何解决这个困难,尤其在有多个方程(弛阻廖娓二维甚至更多维)的情况下呢?我们可以尝试使用for循环,来遍历未知数所在的正整数范围,进行求解。for(varx=1;x<35;x++){惺绅寨瞀varreg=newRegExp('^('+Array(x+1).join(1)+')\1{1}('+Array(35-x+1).join(1)+')\2{3}$');vart=Array(94+1).join(1).replace(reg,'$1,$2').replace(/^[^,]+|[^,]+$/g,function(t){returnt.length});if(/,/.test(t)){console.log(x+','+(35-x));break;}}即可得到正确解;23,12

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