[Leetcode] Pow(x, n)

问题:实现 pow(xn).

看起来很简单,直接递归实现,考虑n<0情况。

double pow(double x, int n) 
{
    if(n == 0)
    return 1.0;
    
    if(n<0)
        return 1.0/pow(x, -n);
    return x*pow(x, n-1);
}
虽然是 O(n)复杂度,但发现还是运行超时。于是寻求快速算法,发现x的2n次方等于x的n次方相乘,这样每步可以减少n次相乘,复杂度变为O(logn)。

double power(double x, int n)
{
     if (n == 0)
         return 1;
            
     double v = power(x, n / 2);
            
     if (n % 2 == 0)
         return v * v;
     else
         return v * v * x;
}
    
double pow(double x, int n) {
     if (n < 0)
        return 1.0 / power(x, -n);
     else
        return power(x, n);       
}




### 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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