P1226 快速幂

该博客介绍了一种利用二进制和指数乘法的运算技巧来快速求幂的方法,具体为洛谷P1226题目的解题思路。通过位运算优化计算过程,实现了高效计算a的b次方模k的结果。提供的代码展示了如何实现这个算法。

原题链接:

洛谷 P1226icon-default.png?t=M276https://www.luogu.com.cn/problem/P1226

输入样例·1

2 10 9

输出样例·2

2^10 mod 9=7

解题思路:

 

大概意思就是巧用二进制和指数乘法的运算,实现快速求幂的目的。

 代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
long long  a, b, k;
long long  qmi(int a, int b, int k) {
	long long res = 1;
	while (b) {

		if (b & 1)res = res * (long long)a % k;
		b >>= 1;
		a = a * (long long)a % k;
	}
	res %= k;
	return res;
}
int main() {
	scanf("%lld %lld %lld", &a, &b, &k);
	long long res = 0;
	res = qmi(a, b, k);
	printf("%lld^%lld mod %lld=%lld", a, b, k, res);
	return 0;
}
### 洛谷 P1226 快速幂 解题思路与实现方法 #### **快速幂原理** 快速幂是一种高效的计算 $ a^b \mod p $ 的算法,其核心思想是利用指数的二进制表示将复杂度降低至对数级别。当 $ b $ 是偶数时,$ a^b \mod p = (a^{b/2} \mod p)^2 \mod p $;而当 $ b $ 是奇数时,$ a^b \mod p = ((a^{b-1} \mod p) \cdot a) \mod p $[^3]。 这种分治策略显著减少了乘法次数,从而提高了效率。 #### **递归实现** 一种常见的实现方式是采用递归函数来表达上述逻辑: ```cpp long long fastPower(long long base, long long exp, long long mod) { if (exp == 0) return 1 % mod; // 基础情况:任何数的0次方都为1 long long result = fastPower(base, exp / 2, mod); result = (result * result) % mod; if (exp % 2 != 0) { // 如果指数为奇数 result = (result * base) % mod; } return result; } ``` 在此代码片段中,`fastPower` 函数通过递归调用来处理不同情形下的幂运算,并始终确保结果保持在模范围内[^3]。 #### **迭代实现** 除了递归外,还可以使用迭代形式完成同样的功能,这种方式通常更加节省栈空间: ```cpp long long fastPowerIterative(long long base, long long exp, long long mod) { long long result = 1; while (exp > 0) { if (exp % 2 != 0) { // 当前位为1时累乘base result = (result * base) % mod; } base = (base * base) % mod; // 更新底数为其平方 exp /= 2; // 移动到下一个二进制位 } return result; } ``` 此版本通过循环逐步减少指数值直至零,在每次迭代中依据当前指数最低有效位决定是否更新结果[^4]。 #### **样例测试** 考虑样例输入 `2 10 9` ,即求解 $ 2^{10} \mod 9 $ 。应用以上任一方法均可得出正确答案7[^4]。 --- ###
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