快速冪講解

2021-09-19 05:28:44 字數 2511 閱讀 9322

我們發現,在int型下使用pow函式求5的三次方,結果為124。

如圖:

原因:pow函式的返回值為double型,因浮點數長度問題,存在截斷誤差。

解決方法:

將變數定義為double型

假設我們要求a^b,按照樸素演算法就是把a連乘b次,這樣一來時間複雜度是o(b),即是o(n)級別。但快速冪能做到o(logn)的複雜度。

對於二進位制的位運算,我們需要用到"&"與">>"運算子,詳見位運算子的應用。

先上實現快速冪運算的具體**:

int

qsm(int a,int b)

base *= base;

b >>= 1;}

return ans;

}

其中「b & 1」指取b的二進位制數的最末位,如11的二進位制數為1011,第一次迴圈,取的是最右邊的「1」 ,以此類推。

而「b >>= 1」等效於b = b >> 1,即右移1位,刪去最低位。

以a^11為例

b的二進位制數為1011,二進位制從右向左算,但乘出來的順序是 a^(2^0)*a^(2^1)*a^(2^3),是從左向右的。我們不斷的讓base *= base目的是累乘,以便隨時對ans做出貢獻。

要理解base *= base這一步:因為base * base == base ^ 2,下一步再乘,就是(base ^ 2) * (base ^ 2) == base ^ 4,然後同理(base ^ 4) * (base ^ 4) == base ^ 8,由此可以做到base → base ^ 2 → base ^ 4 → base ^ 8 → base ^ 16 → base ^ 32.......指數正好是 2 ^ i 。再看上面的例子,a¹¹= (a ^ 1) * (a ^ 2) * (a ^ 8),這三項就可以完美解決了,快速冪就是這樣。

如還有不明白的地方,建議手動模擬**的執行過程。

我們發現,在int型下使用pow函式求5的三次方,結果為124。

如圖:

原因:pow函式的返回值為double型,因浮點數長度問題,存在截斷誤差。

解決方法:

將變數定義為double型

假設我們要求a^b,按照樸素演算法就是把a連乘b次,這樣一來時間複雜度是o(b),即是o(n)級別。但快速冪能做到o(logn)的複雜度。

對於二進位制的位運算,我們需要用到"&"與">>"運算子,詳見位運算子的應用。

先上實現快速冪運算的具體**:

int

qsm(int a,int b)

base *= base;

b >>= 1;}

return ans;

}

其中「b & 1」指取b的二進位制數的最末位,如11的二進位制數為1011,第一次迴圈,取的是最右邊的「1」 ,以此類推。

而「b >>= 1」等效於b = b >> 1,即右移1位,刪去最低位。

以a^11為例

b的二進位制數為1011,二進位制從右向左算,但乘出來的順序是 a^(2^0)*a^(2^1)*a^(2^3),是從左向右的。我們不斷的讓base *= base目的是累乘,以便隨時對ans做出貢獻。

要理解base *= base這一步:因為base * base == base ^ 2,下一步再乘,就是(base ^ 2) * (base ^ 2) == base ^ 4,然後同理(base ^ 4) * (base ^ 4) == base ^ 8,由此可以做到base → base ^ 2 → base ^ 4 → base ^ 8 → base ^ 16 → base ^ 32.......指數正好是 2 ^ i 。再看上面的例子,a¹¹= (a ^ 1) * (a ^ 2) * (a ^ 8),這三項就可以完美解決了,快速冪就是這樣。

如還有不明白的地方,建議手動模擬**的執行過程。

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