數論學習筆記 快速冪 取模運算

2021-09-10 17:53:42 字數 1145 閱讀 2964

快速冪,就是冪運算的一種快速演算法,它的時間複雜度為

在了解快速冪之前,我們需要先了解一下傳說中的二進位制。

要知道,這個世界上只有10種人,一種是懂二進位制的人,另一種是不懂二進位制的人。(滑稽)

相對於十進位制, 我們生活中所用的是十進位制,滿十進一。那麼二進位制,顧名思義,就是滿二進一。

就像上上段的那個笑話一樣,10(讀作:一零)它其實是2,依此類推,100它是4,1000它是8,10000它就是16,而1它還是1。

看著上面的二進位制與十進位制的對照我們可以發現,二進位制的第i位它其實對應的就是十進位制中的

當我們知道了二進位制的第i位它其實對應的就是

下面以首先我們要把x轉換為二進位制數。

例如化簡可得

根據以上的證明,再加上c++中的位運算子我們就可以以一種很簡潔的**完成快速冪。

&與運算,它是乙個二元運算子,只有當兩個輸入的條件都為真,在二進位制中也就是都為1的時候才返回真(對應二進位制中的1)。

利用這個特性,我們可以判斷乙個整數的奇偶性。比如9和1,1001和0001分別對應9和1的二進位制,當他們進行與運算之後的結果顯然為0001,返回真,表示9是乙個奇數。顯然,奇數二進位制的最後一位都是1,偶數二進位制的最後一位都是0,把它們同1進行與運算就能判斷它們的奇偶性。

>>i右移運算,注意與cin輸入的》過載運算子區別!!!它的含義是小數點不動,在二進位制下將數整體右移i位。

利用這個運算子,我們就可以用「>>1」實現去掉某個二進位制數的最後一位。

這時,我們再聯絡上前文所提到的知識,就可以寫出下面函式來進行冪運算:

int pow(int a,int x)

return r;

}

在一些題目,我們通常要對一些資料較大的結果進行取模運算。但是如果資料過大的話,就會超過變數的儲存範圍。但是我們根據下面乙個公式就可以很好的解決這個問題。

公式:

顯然,這個公式是成立的(手動滑稽),咳。

根據上面的公式我們可以得出

於是乎我們就可以針對上面的**進行優化,如下:

int pow(int a,int x,int c)

return r;

}

快速冪取模運算

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