50. Pow(x, n)_面试题16. 数值的整数次方

该博客主要介绍了如何实现 pow(x, n) 函数,即计算一个数 x 的整数次幂 n。文章通过举例说明问题,并提供了两种解题思路,包括一种直接的暴力求解方法(超时)以及一个更优的 O(logn) 复杂度的解决方案。" 115578777,4959561,WPF Grid 行列名称绑定辅助方法,"['WPF开发', 'C#编程', 'UI设计', '数据绑定', 'dotnet框架']

问题

实现 pow(x, n) ,即计算 x 的 n 次幂函数。
在这里插入图片描述

例子

在这里插入图片描述

思路

  • 方法1 O(n) 2O(logn)也超时

    暴力法 超时
    将多个相乘

  • 方法2 O(logn)
    在这里插入图片描述

代码

//循环法
public double myPow(double x, int n) {
        //因为n可能无法由负的变成正的,如:Integer.MIN_VALUE的负数还是负数
        long nn = n;
        //改变x,和n
        if(nn<0) {
            x=1/x;
            nn=-nn;
        }
        double res=1.0;
        while(nn>0){
            if(nn%2==1){
                res*=x;
                nn--;
            }else{
                x=x*x;
                nn/=2;
            }
        }
        return res;

    }


//递归1
    public double myPow(double x, int n) {
        //因为n可能无法由负的变成正的,如:Integer.MIN_VALUE的负数还是负数
        long nn = n;
        //改变x,和n
        if(nn<0) {
            x=1/x;
            nn=-nn;
        }
    
        return get(x,nn);

    }
//递归2
    private double res=1.0;
    public double myPow(double x, int n) {
        //因为n可能无法由负的变成正的,如:Integer.MIN_VALUE的负数还是负数
        long nn = n;
        //改变x,和n
        if(nn<0) {
            x=1/x;
            nn=-nn;
        }
    
        get(x,nn);
        return res;

    }
    
    public void get(double x, long nn){
        //因为可能为nn可能为0
        if(nn==0) {
            res*=1;
            return;
        }
        if(nn%2==1) {
            res*=x;
            get(x,nn-1);
        }
        else{
            get(x*x,nn/2);
        }
    }
//最厉害 只有O(logn),不想
    public double myPow(double x, int n) {
        if(n==0) return 1;
        if(n==1) return x;
        if(n==-1) return 1/x;
        double half = myPow(x, n/2);
        //n%2可能为-1 和1
        double rest = myPow(x, n%2);
        
        return rest*half*half;

    }
<think>好的,用户想要解决一个关于计算纸张对折多少次后超过珠穆朗玛峰高度的问题。首先,我需要理解用户提供的材料。材料一给出了珠峰的高度是8848.86米,材料二解释了纸张对折后的厚度计算式,即每次对折厚度翻倍,初始厚度为0.1毫米。材料三提到用Java的Math.pow函数进行计算,并提到了算法流程图。 首先,用户可能需要一个具体的算法步骤或者Java代码来实现这个计算。我需要确认用户是否已经了解基础概念,比如指数增长和对折次数的关系,或者是否需要进一步解释。用户可能是一个刚开始学习编程的学生,或者对数学应用感兴趣的人。 接下来,我需要将问题分解开来。初始厚度是0.1毫米,转换成米的话是0.0001米。目标厚度是8848.86米。每次对折后厚度是前一次的两倍,所以公式应该是厚度h = 0.0001 * 2^k。需要找到最小的k使得h >= 8848.86。 这里需要注意单位转换是否正确,0.1毫米等于0.0001米,没错。然后,计算的时候需要使用对数来解这个程。即k >= log2(8848.86 / 0.0001)。但用户提到用Java的Math.pow,可能需要用循环来逐步计算,直到超过目标高度,而不是直接使用对数,因为可能更直观,尤其是对于编程新手来说。 然后,用户提供的材料三中有一个算法流程图,但用户没有给出图,可能需要根据常规流程来推断。通常,这样的流程图会包括初始化变量、循环对折计算厚度、每次循环增加次数,直到厚度超过珠峰高度,然后输出次数。 在编写Java代码时,需要注意变量的类型,比如使用double来存储厚度和对折次数。循环条件是在厚度小于珠峰高度时继续,每次迭代厚度乘以2,次数加1。但需要注意,Math.pow(2, n)可能会有性能问题,如果n很大,不过在这个案例中,次数不会超过100次,所以应该没问题。不过更高效的式是在循环中持续乘以2,而不是每次都计算2的k次,但用户给的例子中使用了Math.pow(2, n),可能需要确认用户的需求。 另外,用户可能在材料二中有一个笔误,例子中的Math.pow(2.n)应该是Math.pow(2, n),因为Java的语法要求参数用逗号分隔。这是一个需要注意的地,可能在代码中需要纠正。 然后,测试一下大概需要多少次对折。手动计算的话,每次对折厚度翻倍,初始0.1毫米,即0.0001米。目标8848.86米。公式是0.0001 * 2^k >= 8848.86。两边除以0.0001,得到2^k >= 88488600。取对数,k >= log2(88488600)26.4,所以需要27次对折。但用循环计算的话,可能结果会是27次,因为第26次可能还不足,第27次超过。 在代码中,需要初始化k=0,h=0.0001,然后循环中每次h *= 2,k++,直到h >= 8848.86。这样计算出来的次数是否正确?例如,第一次对折k=1,h=0.0002米,直到k=27,h=0.0001*2^27≈13421.7728米,超过珠峰高度。所以结果是27次。 用户可能希望看到具体的算法步骤,以及对应的Java代码实现。需要确保代码中的变量和计算正确,特别是单位的转换和循环条件。同时,需要指出使用循环而不是直接计算对数,因为这样更符合程序流程,也更容易理解。 另外,需要提醒用户,实际上纸张无法对折这么多次,因为物理限制,但这是一个理论上的数学问题。这也是一个常见的面试题或者练习题,用来展示指数增长的力量。 最后,总结步骤:转换单位,初始化变量,循环计算,直到满足条件,输出结果。并给出对应的Java代码示例,确保语法正确,比如使用Math.pow的正确式,或者使用累乘的法。</think>--- ### **问题分析** 根据材料要求,我们需要计算一张厚度为$0.1\,\text{毫米}$的纸对折多少次后,其总厚度会超过珠穆朗玛峰的高度($8848.86\,\text{米}$)。通过数学建模和Java实现,以下是具体步骤: --- ### **步骤1:单位统一与公式推导** 1. **单位转换** 纸张初始厚度: $$h = 0.1\,\text{毫米} = 0.0001\,\text{米}$$ 珠峰高度: $$H = 8848.86\,\text{米}$$ 2. **对折公式** 对折$k$次后,纸张厚度为: $$h_k = h \times 2^k$$ 目标是找到最小的数$k$,使得: $$h \times 2^k \geq H$$ --- ### **步骤2:数学求解** 1. **不等式变形** $$2^k \geq \frac{H}{h} = \frac{8848.86}{0.0001} = 88488600$$ 2. **取对数求解** 对两边取以$2$为底的对数: $$k \geq \log_2(88488600) \approx 26.4$$ 因此,最少需要**对折27次**。 --- ### **步骤3:Java算法实现** 通过循环逐步计算对折次数,直到厚度超过珠峰高度。 ```java public class PaperFolding { public static void main(String[] args) { double h = 0.0001; // 初始厚度(米) double H = 8848.86; // 珠峰高度(米) int k = 0; // 对折次数 while (h < H) { h *= 2; // 等价于 h = h * Math.pow(2, 1) k++; } System.out.println("需要对折次数: " + k); } } ``` #### **代码解释** - **循环条件**:当纸张厚度`h`小于珠峰高度`H`时,继续对折。 - **厚度更新**:每次对折后厚度翻倍(`h *= 2`)。 - **计数器**:`k`记录对折次数,最终输出结果。 --- ### **步骤4:验证与输出** 运行上述代码,输出结果为: ``` 需要对折次数: 27 ``` --- ### **关键点说明** 1. **指数增长的威力** 尽管初始厚度仅$0.1\,\text{毫米}$,但经过27次对折后,厚度达到: $$0.0001 \times 2^{27} \approx 13421.77\,\text{米}$$ 远超珠峰高度。 2. **实际限制** 物理上,纸张实际最多对折7-8次(受材料强度限制),但本问题为理论计算。 --- ### **总结** 1. **数学建模**:将问题转化为不等式求解。 2. **编程实现**:通过循环逐步逼近目标值。 3. **结果验证**:代码输出符合数学推导结果。
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