leetcode:Pow(x, n)

首先的想法是pow(x,n)=pow(x,n/2)*pow(x,n-n/2),不过超时。

想到常数时间的解法:

n的第i位表示x的第2^i次方,可以先打一个32项的表,记录x的2^i次方。

然后根据n的第i位为1还是0,找到对应的x的2^i次方,把所有为1的乘起来就是。

是常数时间的。要考虑的情况:x=0,n>0;x=1;x=-1;n<0这几种情况

public class Solution {
    public static double pow(double x, int n) {
        if(x!=0 && n==0)
        	return 1;
        if(x==0 && n>0)
        	return 0;
        if(n==1 || x==1)
        	return x;
        if(x==-1)
        {
        	if((n%2)==0)
        		return 1;
        	else
        		return -1;
        }
        int flag=1;
        if(n<0)
        {
        	n=-n;
        	flag=-1;
        }
        double[] mi=new double[31];
        double rst;
        mi[0]=x;
        int i;
        for(i=1;i<31;i++)
        {
        	mi[i]=mi[i-1]*mi[i-1];
        }
        
        rst=1;
        for(i=0;i<31;i++)
        {
        //	if(i<10)
        //		System.out.println("**"+mi[i]+" "+((n&(1<<i))>>i)+" ");
        	if(((n&(1<<i))>>i)==1)
        		rst*=mi[i];
        }
        if(flag==-1)
        	rst=1/rst;
        return rst;
    }
}


### 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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