数值的整数次方

1. 题目概述

实现函数double Power(double base, int exponent),求base的exponent次方。不得使用库函数,同时不需要考虑大数问题。

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

2. 题目分析

因为不用考虑大数问题,所以只需要循环地去计算就可以了,但是单纯的循环去算,比如:

for(int i = 1; i < n; i ++) {
  x *= x;
}
	

显示是会超时的。

可以这样进行解决:比如我们计算 x^8,就是 x^2 * x^2 * x^2 * x^2,当我们计算出来 x^2 之后就可以只进行三次乘法就可以了,相对于之前的 7 次乘法,时间大大减少了。也就是 x^n 可以分解成若干个 x^i 的乘积。使用快速幂进行求解,我们看一下 n 的二进制形式一定是若干个 1 和 0 构成

比如 9 = 1001 = 1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0,所以我们可以看出来,每次乘的值都是前一个值的2倍,当 n 对应位为0时跳过。负数幂和正数幂相同,因为除以一个数就相当于乘这个数的倒数。

3. 解题代码

    public double myPow(double x, int n) {
        if(x == 0) return 0;
        long b = n;
        double res = 1.0;
        if(b < 0) {
            x = 1 / x;
            b = -b;
        }
        while(b > 0) {
            if((b & 1) == 1) res *= x; //b%2 == 1
            x *= x; //x = x^2
            b >>= 1; //b /= 2
        }
        return res;
    }

4. 思考总结

巧妙发现问题中的规律,递归也可以解决。

   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);
        double mod = myPow(x, n % 2);
        return half * half * mod;
    }

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