快速求幂算法

来源:互联网 发布:淘宝保健品准入门槛 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 04:04

快速求正整数次幂,当然不能直接死乘。举个例子:

3 ^ 999 = 3 * 3 * 3 * … * 3

直接乘要做998次乘法。但事实上可以这样做,先求出2^k次幂:

3 ^ 2 = 3 * 3
3 ^ 4 = (3 ^ 2) * (3 ^ 2)
3 ^ 8 = (3 ^ 4) * (3 ^ 4)
3 ^ 16 = (3 ^ 8) * (3 ^ 8)
3 ^ 32 = (3 ^ 16) * (3 ^ 16)
3 ^ 64 = (3 ^ 32) * (3 ^ 32)
3 ^ 128 = (3 ^ 64) * (3 ^ 64)
3 ^ 256 = (3 ^ 128) * (3 ^ 128)
3 ^ 512 = (3 ^ 256) * (3 ^ 256)

再相乘:

3 ^ 999
= 3 ^ (512 + 256 + 128 + 64 + 32 + 4 + 2 + 1)
= (3 ^ 512) * (3 ^ 256) * (3 ^ 128) * (3 ^ 64) * (3 ^ 32) * (3 ^ 4) * (3 ^ 2) * 3

这样只要做16次乘法。即使加上一些辅助的存储和运算,也比直接乘高效得多(尤其如果这里底数是成百上千位的大数字的话)。
我们发现,把999转为2进制数:1111100111,其各位就是要乘的数。这提示我们利用求二进制位的算法:

#include <stdio.h>#include <math.h>//循环算法int loop(int a,int b){    int tem=1,ret=a;    while(b>0)    {        if(b&1)//当b的最低位为1时        {            tem = tem * ret;        }        ret = ret*ret;//求a的n次方          b>>=1;    }    return tem;}int main(){    int a,b;    while(1)    {        printf("For a^b input a and b:");        scanf("%d%d",&a,&b);        printf("The loop method:\n");        printf("%d\n",loop(a,b));    }    return 0;}