50 Pow(x,n)

本文深入探讨了快速幂算法的三种实现方法,包括直接调用C++库函数、使用位运算的快速幂算法以及另一种类似的快速幂实现方式。通过具体示例,如计算x的n次幂,展示了算法的高效性和应用价值。

Pow(x, n)
实现 pow(x, n) ,即计算 x 的 n 次幂函数。

示例 1:

输入: 2.00000, 10
输出: 1024.00000
示例 2:

输入: 2.10000, 3
输出: 9.26100
示例 3:

输入: 2.00000, -2
输出: 0.25000
解释: 2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25
说明:

-100.0 < x < 100.0
n 是 32 位有符号整数,其数值范围是 [−231, 231 − 1] 。

计算x的n次幂,x为double类型
解法一:
直接调用C++库函数,

class Solution {
public:
    double myPow(double x, int n) {
        return pow(x, n);
    }
};

解法二:
快速幂调用

//快速幂解法
class Solution {
public:
    double myPow(double x, int n) {
        long long b = abs((long long)n);
        double pow = 1.0;
        double temp = x;         // base的(2的整数幂)次幂
        if (n == 0) {
            return 1;
        }
        while (b) {
            if (b & 1) {        // 逐位检查
                pow *= temp;
            }      
            temp *= temp;            // temp翻倍
            b >>= 1;    // 检查下一位
        }
        if (n < 0) {
            pow = 1 / pow;
        }
        return pow;
    }
};

//解法三:
搞错了,其实还是快速幂,写法类似

class Solution {
public:
    double myPow(double x, int n) {
        double res = 1.0;
        int temp = n;
        while(temp != 0) {
            if(temp % 2 != 0) {
                res *= x;
            }
            x *= x;
            temp /= 2;
        }
        return n < 0 ? 1 / res : res;
    }
};
<think>我们注意到用户的问题是关于Python内置函数pow()的使用,用于计算x的n次幂。由于用户意图不明确,但问题明确指向pow函数,因此需要解释pow函数的用法、参数以及相关注意事项。根据要求,我们需要进行网络搜索(这里我们已知Python官方文档内容,但为了模拟,将整合已知知识):已知:pow()函数是Python的内置函数,用于计算x的n次幂,即x**n。它还可以接受第三个参数,用于模运算,即pow(x,n,mod)。我们将按照以下步骤组织回答:1.基本用法:计算x的n次幂2.三个参数的用法:计算x的n次幂对mod取模3.与**运算符和math.pow()的区别注意:由于要求避免使用步骤词汇,我们将直接分点说明,每个点之间换行。另外,根据格式要求,如果涉及代码和公式,需要遵循指定格式。最后,生成相关问题。由于问题中不涉及复杂数学公式,但涉及代码,所以代码部分会使用代码块。开始组织回答:</think>### Python `pow()` 函数详解 `pow()` 是 Python 的内置函数,用于计算 $x$ 的 $n$ 次幂($x^n$)。支持两种调用方式: #### 1. **双参数形式:计算幂** ```python pow(x, n) # 结果等价于 x**n ``` - `x` 为底数(整数/浮点数/复数) - `n` 为指数(整数/浮点数/复数) **示例**: ```python pow(2, 3) # 返回 8 (2^3) pow(2.5, 2) # 返回 6.25 (2.5^2) ``` #### 2. **三参数形式:模幂运算** ```python pow(x, n, mod) # 结果等价于 (x**n) % mod ``` - `mod` 为取模的基数(必须为正整数) - 比直接计算 `(x**n) % mod` **效率更高**,尤其适用于大数运算 **示例**: ```python pow(3, 4, 5) # 计算 (3^4)%5 = 81%5 = 1 ``` --- ### 关键注意事项 - **负数指数**:支持负指数计算(返回浮点数) ```python pow(4, -2) # 返回 0.0625 (1/4^2) ``` - **复数支持**:底数和指数可为复数 ```python pow(1+2j, 2) # 返回 (-3+4j) ``` - **与 `**` 运算符的区别**: - `pow()` 是函数,`**` 是运算符,两者数学结果一致 - `pow()` 的三参数形式为独有功能 - **与 `math.pow()` 的区别**: - `math.pow()` 仅支持浮点数运算,且**不支持三参数模运算** - `math.pow()` 对整数输入会转换为浮点数(可能损失精度) --- ### 常见应用场景 1. **快速幂计算**(如加密算法) ```python pow(123456, 987654, 1000007) # 高效计算大数模幂 ``` 2. **几何计算**(如圆的面积 $πr^2$) ```python import math radius = 5 area = math.pi * pow(radius, 2) ``` 3. **科学计算**(如指数衰减 $e^{-λt}$) ```python decay = pow(math.e, -0.5 * time) ```
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