求大數n 的位數

2021-04-29 03:53:53 字數 800 閱讀 8375

也是壇裡面的問題:

已知正整數 n 求 n!的十進位制數共有多少位。

這個 n! 怎麼辦?

n! 的增長率是很可怕的,比 e^n 還要快,其實就是 o(n^n),當 n 值「較」大時,就不能忍了。這個「較」有多大呢?等後面算完了就知道了。遞迴算 n!,便是尾遞迴來說,便是棧展得開,效率也受不了,便是效率受得了,也沒地兒放。所以絕對不能去算 n!

但只求位數的話,這比較好解,答案是 fix ( log10(n!) ) + 1,是吧,對數是增長級殺手……

反正我們是為了算 ln(n!),可以從數學上找方法。

由於 ln (ab) = ln(a) + ln(b),那麼 ln(n!) 是可以展成乙個 n 項加式的,但是……n 項式,每項都要求 ln,不是「很」好……

這裡引出 stirling 公式:

看樣子不錯,便是 n 值「很」小時,捨掉近似項的準確度也是令人滿意的,至少,不會影響到 ln(n!),這是一定的。讀者可以驗證,這個「很」到多小呢?這個可以在此說明,n 可以小到 1!

所以,通過 stirling 公式,只用算兩次 log10 就解決了。

o(1/n)的係數是 1/12,而且這已是一列阻尼級數的最大振幅了,所以便是當 n = 1 的時候,誤差最大不過 1/12,對於計算位數,根本不受影響。

用 matlab 就兩句話:

就將 1 到 107 這些數的位數都算出來了,耗時瞬間。

c 語言會更快。

如果是算[1...n]的ln(n!)值的話,那麼通過查表按序從ln(1)算到ln(n)求和的話,每個n只用算一次,比斯特林快,斯特林法用於算單個ln(n!)無疑是最快的。

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