69. Sqrt(x)

Implement int sqrt(int x).

Compute and return the square root of x, where x is guaranteed to be a non-negative integer.

Since the return type is an integer, the decimal digits are truncated and only the integer part of the result is returned.

Example 1:

Input: 4
Output: 2

Example 2:

Input: 8
Output: 2
Explanation: The square root of 8 is 2.82842..., and since 
             the decimal part is truncated, 2 is returned.
class Solution {
public:
    int mySqrt(int x) {
        double begin = 0;  
        double end = x;  
        double result = 1;  
        double mid = 1;  
        while(abs(result-x) > 0.000001){  
            mid = (begin+end)/2;  
            result = mid*mid;  
            if(result > x)   // 二分的范围  
                end = mid;  
            else begin = mid;  
        }  
        return (int)mid; 
    }
};
采用牛顿迭代法, 为了方便理解,就先以本题为例:
leetcode(69): Sqrt(x) - 樂不思蜀 - 樂不思蜀
 

计算x2 = n的解,令f(x)=x2-n,相当于求解f(x)=0的解,如上图所示。

   首先取x0,如果x0不是解,做一个经过(x0,f(x0))这个点的切线,与x轴的交点为x1

   同样的道理,如果x1不是解,做一个经过(x1,f(x1))这个点的切线,与x轴的交点为x2

   以此类推。。。

   以这样的方式得到的xi会无限趋近于f(x)=0的解。

   判断xi是否是f(x)=0的解有两种方法:

   一是直接计算f(xi)的值判断是否为0,二是判断前后两个解xi和xi-1是否无限接近。

经过(xi, f(xi))这个点的切线方程为f(x) = f(xi) + f’(xi)(x - xi),其中f'(x)为f(x)的导数,本题中为2x。

令切线方程等于0,即可求出xi+1=xi - f(xi) / f'(xi)。

继续化简,xi+1=xi - (xi- n) / (2xi) = xi - xi / 2 + n / (2xi) = xi / 2 + n / 2xi = (xi + n/xi) / 2。

最后有了迭代公式xi+1= (xi + n/xi) / 2,程序就好写了。

牛顿迭代法具体原理参见:牛顿迭代法原理

实现代码:

 
   

class Solution { public: int mySqrt(int x) { if (x <=1) return 0; double pre = 0.0; double cur = 1.0; while(abs(cur - pre) > 0.00001) { pre = cur; cur = x / (2 * pre) + pre / 2.0; } return int(cur); } };



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