剑指offer67题-No12.数值的整数次方

要注意正负号。

快速幂算法。
算法学习笔记(4):快速幂 – 知乎

递归快速幂:计算a的n次方,如果n是偶数(不为0),那么就先计算a的n/2次方,然后平方;如果n是奇数,那么就先计算a的n-1次方,再乘上a;递归出口是a的0次方为1。这个算法的时间复杂度是O(logn)的

int qpow(int a, int n)
{
    if (n == 0)
        return 1;
    else if (n % 2 == 1)
        return qpow(a, n - 1) * a;
    else
    {
        int temp = qpow(a, n / 2);
        return temp * temp;
    }
}

另:大素数取模问题,对某个超大的数取模,有以下数学原理:

  • 模运算的性质:(a⋅b) % m=[(a % m)⋅(b % m)] % m
  • 这意味着可以在每一步乘法后取模,避免数值溢出,同时保持结果的正确性。

快速幂取模:

//递归快速幂(对大素数取模)
// 对a的n次方取mod
#define MOD 1000000007
typedef long long ll;
ll qpow(ll a, ll n)
{
    if (n == 0)
        return 1;
    else if (n % 2 == 1)
        return qpow(a, n - 1) * a % MOD;
    else
    {
        ll temp = qpow(a, n / 2) % MOD;
        return temp * temp % MOD;
    }
}

非递归快速幂:

非递归快速幂(迭代法)通过 二进制分解指数 来高效计算 a^n。它的核心原理是:

  • 将指数 n 表示为二进制形式,逐位检查是否为 1。
  • 如果某一位是 1,就将当前的 a 的幂乘到结果中。
  • 每一步 a 都会平方,对应二进制位的权重。

每一次循环,a都会平方,但是只有移位的那一位是1的时候,才能算入最终结果中。

class Solution {
  public:
    double Power(double base, int exponent) {
        if(exponent == 0) return 1.0;
        if(base == 0) return 0;
        int flag = 0;
        if(exponent < 0){
            exponent = -exponent;
            base = 1 / base;
        }
        double answer = 1;
        while(exponent > 0){
            if((exponent & 1) == 1){ // 说明这一位是1 最后的结果需要乘入
                answer = answer * base;
            }
            base = base * base;
            exponent = exponent >> 1;
        }
        return answer;
    }
};

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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