LeetCode Pow(x, n)

本文介绍了如何使用二分法解决幂运算问题,并通过AC Java代码实现。重点在于利用递归技巧优化时间复杂度至O(logn),适用于LeetCode上的pow(x, n)问题。

原题链接在这里:https://leetcode.com/problems/powx-n/

这道题和Sqrt(x)以及Divide Two Integers都是原有公式的题。这类题目一般用二分法(Sqrt(x))和以2为基地accumulation表示法(Divide Two Integers)都是为了节省时间到O(logn).

这里采用了二分法,建立一个helper返回n为正数时的power, 主函数里分开调用即可。

helper中采用递归,原理就是x^n = x^(n/2) * x^(n/2) * (n == 奇数)*x, 终止条件是n==0时返回一.

AC Java:

public class Solution {
    public double myPow(double x, int n) {
        if(n<0){
            return 1/helper(x,-n);
        }else{
            return helper(x,n);
        }
    }
    private double helper(double x, int n){
        if(n == 0){
            return 1.0;
        }
        double half = helper(x,n/2);
        if(n%2 == 0){
            return half * half;
        }else{
            return half * half * x;
        }
    }
}


### C语言实现 以下提供两种C语言实现`pow(x, n)`的代码: #### 递归实现 ```c double myPow(double x, int n){ if (n == 0) return 1.0; if (n == 1) return x; if (n == -1) return 1.0 / x; double half = myPow(x, n / 2); double odevity = myPow(x, n % 2); return odevity * half * half; } ``` 此代码通过递归调用自身来计算`x`的`n`次幂,对于`n`为0、1、 - 1的情况直接返回结果,对于其他情况,将`n`分解为两部分计算,最后相乘得到结果[^2]。 #### 另一种递归实现 ```c double myPow(double x, int n){ if(n == 0 || x == 1){ return 1; } if(n < 0){ return 1/(x*myPow(x,-(n+1))); } if(n % 2 == 0){ return myPow(x*x,n/2); } else{ return x*myPow(x*x,(n - 1)/2); } } ``` 该代码对于`n`为0或者`x`为1的情况直接返回1;当`n`为负数时,将其转换为正数来处理;根据`n`的奇偶性进行不同的递归计算,奇数时多乘一个`x`,偶数时对`x`平方后`n`除2继续递归[^3]。 ### 分析总结 本题是要实现计算`x`的`n`次幂函数`pow(x, n)`。如果直接将`n`个`x`相乘,时间复杂度为$O(n)$,会超时。本题的核心思路是将`n`分解成二进制的数,然后预处理`x`的二进制次方。若`n`的二进制的第`k`位是1,则答案可以乘上`x`的$2^k$次方,而计算`x`的$2^k$次方,只需每次将自身做平方即可,这样可以将时间复杂度优化到$O(log n)$ [^4]。 递归实现的代码逻辑较为清晰,易于理解,但会存在函数调用的开销。在处理负数指数时需要额外的转换操作。同时要注意整数溢出的问题,在处理`n`为`INT_MIN`时可能会出现问题。
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