次方求模

快速计算乘方的算法,求a的b次方

如计算2^13,则传统做法需要进行12次乘法,但是可以优化:
把2*2的结果保存起来看看,是不是成了:4*4*4*4*4*4*2
再把4*4的结果保存起来:16*16*16*2
一共5次运算,分别是2*2、4*4和16*16*16*2

这样分析,我们算法因该是只需要计算一半都不到的乘法了。
为了讲清这个算法,再举一个例子2^7:2*2*2*2*2*2*2
两两分开:(2*2)*(2*2)*(2*2)*2
如果用2*2来计算,那么指数就可以除以2了,不过剩了一个,稍后再单独乘上它。
再次两两分开,指数除以2: ((2*2)*(2*2))*(2*2)*2
实际上最后一个括号里的2 * 2是这回又剩下的,那么,稍后再单独乘上它
现在指数已经为1了,可以计算最终结果了:16*4*2=128

long my_power(long a,long b)
{
    long r=1; //用来计算"剩下的"乘积 
    if(b==0)
        return 1;
    if(b<0)
        return 0;
    while(b>=1)
    {// 一直计算到指数小于或等于1 
        if((b&1)!=0) //判断b是否奇数,偶数的最低位必为0
            r*=a; // 若r为奇数,则把"剩下的"乘起来
        a *=a;// 主体乘方
        b/=2;// 指数除以2            
    }
    return r*a;// 最后把主体和“剩下的”乘起来作为结果    
}





求x的y次方对z取模(x^y)mod z:蒙格马利快速幂模算法

X^Y可以看作Y个X相乘,即然有积模分解公式,那么我们就可以把Y个X相乘再取模的过程分解开来,比如:(17^25)%29则可分解为:( ( 17 * 17 ) % 29 * ( 17 * 17 ) % 29 * ……
如果用上面的代码将这个过程优化,那么我们就得到了著名的蒙格马利快速幂模算法:

long long Montgomery(long a,long b,long m)  
{  
    long long r=1;  
    a %=m;  
    while(b)  
    {  
        if(b&1)  
            r = (r*a)%m;  
        a = (a*a)%m;  
        b/=2;      
    }  
    return r%m;      
}  


 

二分思想:

long exp_mod(long a,long n,long b)
{
long t;
if(n==0) return 1%b;
if(n==1) return a%b;
t=exp_mod(a,n/2,b);
t=t*t%b;
if((n&1)==1) t=t*a%b;
return t;
}

### 计算数字的次方运算 #### 使用 Python 实现 在 Python 中,可以利用内置的 `**` 运算符或者 `pow()` 函数来完成次方运算。以下是两种方法的具体实现: ```python # 方法一:使用 ** 运算符 base = 2 exponent = 3 result = base ** exponent print(f"{base} 的 {exponent} 次方等于 {result}") # 输出结果为 8 [^1] # 方法二:使用 pow() 函数 result_pow = pow(base, exponent) print(f"使用 pow 函数的结果: {result_pow}") # 输出结果同样为 8 ``` #### 使用 C 语言实现 对于 C 语言而言,可以通过引入 `<math.h>` 头文件中的 `pow()` 函数来进行次方运算。 ```c #include <stdio.h> #include <math.h> int main() { double base = 2; int exponent = 3; double result = pow(base, exponent); printf("%.0f 的 %.0f 次方等于 %.0f\n", base, (double)exponent, result); // 输出结果为 8 [^2] return 0; } ``` 需要注意的是,在实际应用中可能遇到精度问题,尤其是当指数较大时可能导致数值溢出或浮点误差。 #### MySQL 数据库环境下的幂运算 MySQL 提供了直接支持幂运算的功能,通过使用 `POW(x,y)` 或者 `POWER(x,y)` 来表示 \(x\) 的 \(y\) 次幂。 ```sql SELECT POW(2, 3) AS Result; -- 结果返回 8 [^3] ``` 此外,还可以采用更简洁的形式表达相同逻辑: ```sql SELECT POWER(2, 3) AS Result; -- 同样返回 8 [^3] ``` #### Java 编程中的高精度处理 针对需要更高精确度的情况(如金融领域),推荐使用 Java 的 `BigDecimal` 类型配合自定义算法完成幂运算操作。由于标准库未提供直接的方法解决这一需,因此通常采取迭代方式逐步累积乘积直至达到目标次数为止。 ```java import java.math.BigDecimal; public class Main { public static void main(String[] args){ BigDecimal base = new BigDecimal("2"); int exp = 3; BigDecimal result = BigDecimal.ONE; while(exp-- > 0){ result = result.multiply(base); } System.out.println(result.toString()); // 打印输出应显示为 '8' } } ``` #### 密码学场景下的幂优化技术 特别值得注意的一类问题是关于大整数范围内的快速幂计算,这常见于加密解密过程之中。例如 RSA 加密体系就依赖于此种高效算法降低复杂度。下面给出基于分治策略的一个简单例子演示其原理: ```c long long mod_exp(long long b, unsigned e, unsigned m){ if(e==0)return 1%m; long long t=mod_exp(b*b %m ,e/2,m ); if(e&1)t=t *b %m ; return t ; } // 调用实例 printf("%lld\n",mod_exp(2,16,7)); // 应该打印余数而非真实值本身 [^4] ``` 上述代码片段展示了如何仅执行少量乘法即可获得较大的幂次效果,并且还能保持较小的空间占用率。 ---
评论 2
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值