高精度乘方一

先说说整指数乘方,百度上搜到一个程序,效率很高,代码简洁:
int pow(int x,int n)
{
int temp(x),res(1);
while(n)
{
if(n&1) 
{
res *= temp;
}
temp *= temp;
n>>=1;
}
return res;
}
把2^61代入运算,内存变化图是这样的:61的二进制形式是111101
res    =       2      2        32      8192        536870912       2.305843009213693952E18                           
temp=        4    16       256   65536     4294967296        1.8446744073709551616E19
2.305843009213693952E18 是最终结果 除红色部分外有9次是关键乘法,前两个红色 2  2近似不占运算时间,后面红色1.8446744073709551616E19是冗余运算。
我的源程序和上述算法效率差不多,因构思不一样,也贴出来,以x^61为例:
Dim a(50) As Integer
i = 0
        Do
            yCzs3 = yCzs.Zx(1) Mod 2                                         ‘yCzs.Zx(1)中存放的是指数
            If yCzs3 = 0 Then
                yCzs.Zx(1) = yCzs.Zx(1) / 2
                a(i) = 1
            Else
                yCzs.Zx(1) = yCzs.Zx(1) - 1
                a(i) = 0
            End If
            yCzs3 = yCzs.Zx(1)
            i = i + 1
        Loop While yCzs.Zx(1) <> 1                '等于一退出                 ’循环完成后a()的内存情况为:   011010101

        For j = i - 1 To 0 Step -1                                                     ‘一共需要9次乘法                  
            If a(j) = 1 Then
                zCzs1 = myMULTIPLY(zCzs1, zCzs1)                          ’ zCzs1的初始值是x,myMULTIPLY()函数是大数乘
           Else
                zCzs1 = myMULTIPLY(zCzs1, zCzs2)                            ’ zCzs2的初始值是x
            End If
        Next
我的思路是这样的:x^61=((((((((x^2)*x)^2)*x)^2)*x)^2)^2)*x

注:我的算法把60次乘法运算转换成9次乘法运算,效率提升7倍左右,实测运行时间提升10倍。

### C语言实现高精度乘方算法 在C语言中,为了实现高精度乘方运算,通常需要自定义大数类或使用数组来存储多位数值。由于标准库中的`int`和`double`类型无法满足极高精度的需求,因此采用数组模拟手工计算过程是个常见做法。 下面展示了个简单的基于数组的大数乘方函数示例: ```c #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAX 1000 // 定义最大位数 void multiply(char *a, int size_a, char result[], int n) { int carry = 0; for (int i = 0; i < size_a || carry; ++i) { if (n == 0) break; int temp = carry; if (i < size_a) temp += (a[i] - '0') * n; result[i] = temp % 10 + '0'; carry = temp / 10; } } void power(char base[], int exp, char res[]) { memset(res, '\0', sizeof(res)); strcpy(res, "1"); while (exp != 0) { if (exp & 1) { // 如果当前指数为奇数,则相乘 char tmp[MAX]; multiply(base, strlen(res), tmp, atoi(res)); strcpy(res, tmp); } exp >>= 1; // 将指数右移位 if (!exp) continue; char new_base[MAX], old_res[MAX]; strcpy(old_res, res); // 复制res到old_res用于下次平方操作 multiply(base, strlen(base), new_base, atoi(base)); // 计算base*base的结果存入new_base strcpy(base, new_base); if(exp & 1){ multiply(new_base,strlen(new_base),res,atoi(old_res));// 更新最终结果 }else{ strcpy(res,"1"); // 若此时exp变为偶数则重置res为"1" } } } ``` 此代码片段实现了两个主要功能:是`multiply()`负责完成单次乘法操作;二是`power()`用来执行幂运算逻辑。这里采用了快速幂的思想,在每次循环内判断是否应该累加基数,并不断更新基数本身以减少重复计算次数[^3]。 注意上述代码仅为概念验证版本,实际应用时还需要考虑更多边界情况及效率优化措施。
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