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题目:数值的整数次方(时间复杂度为log~2~N)(快速幂)解法及注意事项

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

题目:数值的整数次方(时间复杂度为log~2~N)(快速幂)解法及注意事项

原题链接: link.

给定一个double型变量x和int型变量n,求 xn

不得使用库函数同时也不需要考虑大数的问题。

样例1

输入:10 ,2
输出:100

样例2

输入:10 ,-2 
输出:0.01
思路

最直观的解法是暴力求解,n次循环时间复杂度为O(n)。若需要进行多行输入则会大大增加计算量。如:link
若n为109,暴力求解需要循环109次,而快速幂算法log2109 约等于30次!

以下需要多次阅读以进行加深理解

首先任何一个数n,可以分解成log2n个数相加。 原理即二进制和十进制的转换。

n = 20 * (n & 1) + 21 * ((n >> 1) & 1) + ··· + 2log(n) * ((n >> log(n)) & 1)

例如十进制5,其二进制数为(101)2

5 = 20 + 22

十进制13,其二进制为(1101)2

13 = 20 + 22 + 23

5只需两步骤,13只需三步。

代码

除了要注意特判指数n的正负以外,当int取负无穷(-2147483648)时,转为绝对值时会超出Int的取值范围(-2147483648~2147483647),要使用更大的存储类型来求解。

#include 
using namespace std;
typedef long long LL;

class Solution {
public:
	double maxpow(double x, int n) {
		bool is_minus = n < 0;//判断n是否为负数,负数则返回res的倒数
		double res = 1;
		//因为int n取到负无穷时,取相反数会超出int的取值范围,所以要用比int存储更多位的类型,这里使用long long;
		//不可写成LL k = abs(n), 这样int n取负无穷时还是会溢出,因为abs()默认返回值是整形,所以要在abs内部就有强转。
		for (LL k = abs(LL (n)); k; k >>= 1) {//也可为abs((LL) n);
			if (k & 1) res *= x;
			x *= x;
		}
		if (is_minus) return 1 / res;
		else return res;
	}
};

int main() {
	double x;
	int n;
	scanf("%lf%d", &x, &n);//输入输出
	Solution sol;
	printf("%lf", sol.maxpow(x, n));
	return 0;
}
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