【N!】【大数】

对于求大整数的阶乘,可以采用分段相乘的方法,其理论基础是加法的分配律,乘法的分配律。

for exmaple:123456789*123=123*(123*10^5+56789)=123*123*10^5+123*56789;

如果我们用一个数组result[0]=56789,result[1]=123,那么123456789*123就是123*result[0]^6和result[1]*123+result[0]/10^6构成的一个数,另result[0]=123*result[0]^6,result[1]=result[1]*123+result[0]/10^6,则这个数就是result[1]result[0]。

#include<stdio.h>

int main(){
    int n,j,i,t,p;
    int result[16000];
    while(scanf("%d",&n)!=EOF){
        t=p=0;
        result[0]=1;                //t记录result中所存数的个数
        for(j=1; j<=n; j++){                 //n!=1*2*3*4...*n;
            for(i=0; i<=t; i++){
                result[i]=result[i]*j+p;    //如果sum>99999不成立,则不需进位,进位为0
                p=result[i]/100000;          //进位
                result[i]%=100000;        //数组sum中每位存5位数字
            }
            if(p){         //t在最高位有进位的情况下++,最高位存进位,并让进位为0
                t++;
                result[t]=p;
                p=0;
            }            // 如果进位不为0, 则下一次乘的时候将加上该进位,显然不合理
        }
        printf("%d",result[t]);//先把最高位输出,因为最高位没有前导0
        for(i=t-1; i>=0; i--){
            printf("d",result[i]);//s[i]不足5位,说明需补0
        }
        //也说明result[i]在对100000取余的 时候去掉了前导0,所以这里要加上
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

//某位大牛的代码,自己小小改了一下。一时找不到出处了,有空一定给补~

在编程和算法领域,n 的阶乘(n!)有着广泛的应用和不同的实现方式。 ### 应用场景 - **组合数学**:在计算组合数时,n! 是重要的组成部分。组合数公式 $C_{n}^k = \frac{n!}{k!(n - k)!}$ 用于计算从 n 个不同元素中取出 k 个元素的组合方式数量,在排列组合问题、概率计算等方面有广泛应用 [^3]。 - **动态规划**:在解决一些动态规划问题时,阶乘可能作为状态转移方程的一部分出现,帮助计算问题的解 [^3]。 - **算法复杂度分析**:n! 常出现在算法复杂度的分析中,例如某些暴力搜索算法的时间复杂度可能达到 O(n!),用于衡量算法的效率 [^3]。 ### 实现方式 #### 递归实现 递归是一种直接根据阶乘定义实现的方法。阶乘的定义为:$n! = n\times(n - 1)!$,当 $n = 0$ 或 $n = 1$ 时,$n! = 1$。以下是 Python 代码示例: ```python def factorial_recursive(n): if n == 0 or n == 1: return 1 else: return n * factorial_recursive(n - 1) ``` 递归实现的优点是代码简洁直观,易于理解,但缺点是在递归调用过程中,涉及到内存中自身程序的多重复制,运行效率较低,同时也存在程序运行中调用栈溢出的风险 [^2][^3]。 #### 迭代实现 迭代实现通过循环的方式,从 1 开始逐步累乘到 n,避免了递归调用带来的问题。以下是 Python 代码示例: ```python def factorial_iterative(n): result = 1 for i in range(1, n + 1): result *= i return result ``` 迭代实现的优点是运行效率高,不会出现栈溢出的问题,缺点是代码相对递归实现不够直观 [^2]。 #### 高精度计算 当 n 较大时,普通的数据类型可能无法存储 n! 的结果,需要使用高精度计算方法。在 Python 中,可以使用 `decimal` 模块进行高精度计算。以下是代码示例: ```python from decimal import Decimal def factorial_high_precision(n): result = Decimal(1) for i in range(1, n + 1): result *= Decimal(i) return result ``` ### 优化算法 在计算大数阶乘时,可以使用 Karatsuba 算法等优化乘法操作,提高计算效率。Karatsuba 算法是一种快速乘法算法,通过分治思想将大整数乘法转化为多个小整数乘法,减少乘法运算的次数。以下是一个简单的示意代码: ```python def KaratsubaMultiply(x, y): # 具体实现细节省略 pass def factorial_optimized(n): result = 1 for i in range(1, n + 1): result = KaratsubaMultiply(result, i) return result ```
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