【二分答案+倍增快速幂】课堂练习

P1678 烦恼的高考志愿

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e5+5;
int n,m,a[N];

long long bs(int x){
	int l=1,r=n;
	while(l<=r){
		int mid=l+r>>1;
		if(a[mid]==x) return 0;
		if(a[mid]>x) r=mid-1;
		else l=mid+1;
	}
	//根据前驱后继返回最小差值
	//printf("前驱%d,后继%d\n",a[r],a[l]);
	return min(abs(a[r]-x),abs(a[l]-x));
}

int main()
{
	scanf("%d%d",&n,&m);
	for(int i=1;i<=n;i++)	scanf("%d",&a[i]);
	sort(a+1,a+1+n);
	a[0]=a[n+1]=INT_MAX; // 0x3fffffff  
	//给每位学生找分数最近的学校
	long long ans=0;
	while(m--){
		int x;
		scanf("%d",&x);
		//二分查找返回最接近的差值,找x本身,找不到x那么就找前驱、后继
		ans+=bs(x);	
	}
	printf("%ld",ans);
	return 0;
}

P1024 [NOIP2001 提高组] 一元三次方程求解

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
double a,b,c,d;

double f(double x){
	return a*x*x*x+b*x*x+c*x+d;
}

int main()
{
	cin>>a>>b>>c>>d;
	for(int i=-100;i<100;i++){
		double l=i,r=i+1;
		//端点l或者r是答案 
		if(f(l)==0){
			printf("%.2lf ",l);
			continue;
		} 
		if(f(l)*f(r)<0){//答案在l和r之间
			while(r-l>0.0001)  // 1/0.00001=10000
			{
				double mid=(l+r)/2;
				if(f(mid)*f(r)<0) l=mid; //f(l)*f(mid)>0
				else r=mid;
			}
			printf("%.2lf ",l);
		}
	}
	return 0;
}

B2062 乘方计算

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int a,n;
int main(){
	//朴素法求a的n次方
	
	cin>>a>>n;
	int ans=1;
	for(int i=0;i<n;i++)
		ans*=a;
	cout<<ans<<endl;
	
	
	//cout<<pow(a,n)<<endl;
	
	return 0;
}

P8813 [CSP-J 2022] 乘方

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int a,n;

int quickm(long long a,long long n){
	//倍增法求快速幂
	long long ans=1;
	while(n){
		if(a>1e9)  return -1;
		if(n&1) ans*=a;//如果对应的二进制为1,那么累乘
		n>>=1;
		a*=a;//倍增
		if(ans>1e9) return -1; 
	}
	return ans;
}

int main()
{
	cin>>a>>n;
	cout<<quickm(a,n);
	return 0;
}

### 快速幂算法的实现与解释 快速幂是一种高效的算法,用于计算大指数下的幂运算 \( a^b \% c \),其中 \( a \) 是底数,\( b \) 是指数,而 \( c \) 则是用来取模的数值。这种算法能够显著降低传统方法所需的大量重复乘法操作带来的高时间复杂度。 #### 原理说明 对于任意两个整数 \( a \) 和 \( b \),以及一个正整数 \( p \),存在如下性质: \[ (a * b) \% p = ((a \% p) * (b \% p)) \% p \] 这一特性允许我们将原本复杂的乘法转换成更简单的形式来进行处理[^3]。当应用于快速幂时,则意味着可以在每一步都对当前的结果进行取模操作,从而防止溢出并保持较小的数据范围。 #### 算法流程 通过二进制拆分的方式将指数分解为若干个2的幂之和的形式,进而利用平方倍增的思想逐步累乘得到最终结果。具体来说就是如果遇到奇数次方就额外多一次单独相乘的操作;如果是偶数则只需要不断自乘即可完成整个过程。 以下是Python语言中的快速幂函数实现方式: ```python def fast_pow_mod(a, b, m): res = 1 while b > 0: if b & 1: # 当前位是否为1 res = (res * a) % m a = (a * a) % m b >>= 1 # 右移一位相当于除以2 return res ``` 此代码片段展示了如何有效地执行带有取余操作的大规模幂运算,在实际编程竞赛或者工程实践中非常有用。 #### 应用场景 除了基本的数学计算外,快速幂还广泛应用于密码学领域内的公钥加密体制中,比如RSA算法就需要频繁地做类似的幂模运算来保障信息安全传输。
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