快速求幂取模
来源:互联网 发布:淘宝详情模板下载 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 03:35
公式求幂→二分求幂→快速求幂→快速求幂取模
等不急的可以直接下拉到最后看快速幂取模。
直接用C语言的库函数pow()
(别忘了它的头文件#include<math.h>
),似乎很简单,但是它的时间复杂度高达O(n)。
显然,这很容易超时。
于是有了下面的二分求幂(时间复杂度O(lgn))
二分求幂的原理可以用下面这张图表示
用递归来实现,虽然代码有点长,但是很好理解
int pow(int a,int n)//返回值是a的n次方{ if(n==0)//递归终止条件 return 1; if(n==1) return a; int result=pow(a,n/2);//二分递归 result=result*result;//这部分奇数偶数都一样 if(n%2==1)//如果n是奇数,就要多乘一次 result=result*a; return result;}
用非递归,更加简洁
int pow(int a,int n)//返回值是a的n次方{ int result=1; while(n!=0) { if(n%2==1)//如果n是奇数 result=result*a;//就要多乘一次 a=a*a; n=n/2;//二分 } return result;}
快速幂顾名思义比二分幂又快一些,
快速幂借助了强大的位运算,时间复杂度达到O(log₂N)。
位运算http://baike.baidu.com/view/379209.htm
原理其实不难理解,用的还是小学生的公式。
例如 求a的11次方
11的二进制是1011
11 = 2³×1 + 2²×0 + 2¹×1 + 2º×1
因此,我们将a¹¹转化为算
用非递归的代码实现
int pow(int a,int n)//返回值是a的n次方{ int result=1,flag=a; while(n!=0) { if(n&1)//如果n是奇数,即n的二进制最末位为1时 result=result*flag; flag=flag*flag; n=n>>1;//n的二进制右移一位,即n/2 } return result;}
当然还能用递归来实现,但是太复杂,我没学会…
刷题中让直接求幂的不多,求幂后取模的却不少,毕竟求幂结果太大了。
水平所限,只会用二分幂取模,时间复杂度与二分幂一样O(lgn)。
基本可以在各种比赛中顺利通过,也是目前比较常用的方法
原理同样很简单,都是小学学过的:积的取余等于取余的积取余
接下来用代码实现
int pow(int a,int n,int b)//返回值是a的n次方对b取余后的值{ int result=1; a=a%b;//积的取余等于取余的积取余 while(n>0) { if(n%2==1) result=result*a%b;//n是奇数的话就要多乘一次,原理和前面的二分求幂一样 n=n/2;//二分 a=a*a%b;//积的取余等于取余的积取余 } return result;}
影响计算机效率的是运算次数,而不是运算结果。
所以前面几个算法都是通过增大运算结果,减少运算次数,提高计算机效率。
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