Abstract

Sie wollen eine Zahl als nicht-negative Linearkombination zweier natürlicher Zahlen darstellen?

Dies kann man mit dem (externer Link!) erweiterten Euklidischen Algorithmus erreichen:

sbEuklid

Hinweis: Wenn das Wunschergebnis ein Vielfaches des größten gemeinsamen Teilers der eingegebenen Zahlen ist, dann existiert immer eine ganzzahlige Lösung, aber nicht notwendigerweise eine nicht-negative. Beispiel: Sie können mit den Eingaben 5 und 3 das Wunschergebnis 1 ganzzahlig darstellen, weil 1 der GGT von 5 und 3 ist: 1 = 2 * 5 + (-3) * 3. Aber es geht nicht mit ausschließlich nicht-negativen Faktoren.

Ein weiterer Hinweis: Es können mehrere nicht-negative Lösungen existieren, mit bAllNonNegative = WAHR gibt der u. g. Algorithmus die kleinste Summe der Ausgabewerte zurück. Wenn eine ganzzahlige Lösung existiert, dann gibt es abzählbar viele Lösungen.

Appendix – sbEuklid Programmcode

Bitte den Haftungsausschluss im Impressum beachten.

Die möglichen Fehlercodes des Programms bedeuten:

  • #NV! - Es existiert keine Lösung
  • #WERT! - bAllNonNegative = WAHR aber nicht alle Eingaben sind nicht-negativ
  • #ZAHL! - bAllNonNegative = WAHR aber es existiert keine nicht-negative Lösung
Option Explicit

Function sbEuklid(lInput1 As Long, _
                  lInput2 As Long, _
                  Optional lDesiredResult As Long, _
                  Optional bAllNonNegative As Boolean = False) As Variant
'Extended Euklidean Algorithm which calculates two factors f1 and f2
'so that lDesiredResult = f1 * lInput1 + f2 * lInput2. If lDesiredResult
'is not given, the greatest common divisor (GCD) of lInput1 and lInput2
'will be calculated. If bAllNonNegative is True then we try to achieve a
'non-negative result of all inputs and outputs with minimal Sum(f1+f2).
'Error return values can be:
'xlErrNA    - There is no solution
'xlErrValue - bAllNonNegative = True but not all inputs are non-negative
'xlErrNum   - bAllNonNegative = True but there is no non-negative solution
'Source (EN): http://www.sulprobil.com/sbeuklid_en/
'Source (DE): http://www.bplumhoff.de/sbeuklid_de/
'(C) (P) by Bernd Plumhoff 20-May-2024 PB V0.4
Dim lDiv                   As Long
Dim lGCD                   As Long
Dim lRest                  As Long
Dim lT1                    As Long
Dim lT2                    As Long
Dim vR                     As Variant
Dim vT                     As Variant

With Application '.WorksheetFunction 'Test with, release without
  lGCD = .Gcd(lInput1, lInput2)
  If IsMissing(lDesiredResult) Then lDesiredResult = lGCD
  lRest = lDesiredResult Mod lGCD
  If lRest <> 0 Then
    sbEuklid = CVErr(xlErrNA) 'There is no solution
  Else
    If bAllNonNegative And (lInput1 < 0 Or lInput2 < 0 Or lDesiredResult < 0) Then
      sbEuklid = CVErr(xlErrValue) 'bAllNonNegative but not all inputs are non-negative
    Else
      'See https://www.arndt-bruenner.de/mathe/scripts/erweitertereuklid.htm
      vR = [{1, 0; 0, 1}]
      vT = [{0, 1; 1, 0}]
      lT1 = lInput1
      lT2 = lInput2
      Do
        lDiv = lT1 \ lT2
        lRest = lT1 Mod lT2
        lT1 = lT2
        lT2 = lRest
        vT(2, 2) = -lDiv
        vR = .MMult(vR, vT)
      Loop While lRest <> 0
      vR = .MMult(Array(lDesiredResult \ lGCD, 0), .Transpose(vR))
      Debug.Assert lDesiredResult = vR(1) * lInput1 + vR(2) * lInput2 'Just assuring
      sbEuklid = vR
      If bAllNonNegative Then
        If lInput1 > lInput2 Then
          lT1 = lDesiredResult \ lInput1 + 1
          Do While lT1 > 0
            lT1 = lT1 - 1
            If (lDesiredResult - lInput1 * lT1) Mod lInput2 = 0 Then GoTo Success1
          Loop
          GoTo ErrorExit
Success1: vR(1) = lT1
          vR(2) = (lDesiredResult - lInput1 * lT1) \ lInput2
        Else
          lT2 = lDesiredResult \ lInput2 + 1
          Do While lT2 > 0
            lT2 = lT2 - 1
            If (lDesiredResult - lInput2 * lT2) Mod lInput1 = 0 Then GoTo Success2
          Loop
          GoTo ErrorExit
Success2: vR(2) = lT2
          vR(1) = (lDesiredResult - lInput2 * lT2) \ lInput1
        End If
        sbEuklid = vR
      End If
    End If
  End If
  'Debug.Assert lDesiredResult = vR(1) * lInput1 + vR(2) * lInput2 'Just testing
Exit Function
ErrorExit:
  sbEuklid = CVErr(xlErrNum)
End With

End Function

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sbEuklid.xlsm [25 KB Excel Datei, ohne jegliche Gewährleistung]