快速幂

本文深入讲解了快速幂算法,包括递归和迭代两种实现方式,以及如何在算法中加入取模操作,适用于处理大整数的幂运算。通过将指数转换为二进制,算法能够显著减少乘法操作的数量。

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求a的b次幂的快速幂算法

递归写法:

  • 如果b=0,返回1
  • 如果b是偶数,  a^{_{b}} = a^{b/2}*a^{b/2}
  • 如果b是奇数,  a^{_{b}} = a*a^{b-1}

一般会要结果求对某个数取模,写法如下

typedef long long ll;

ll pow_mod(ll a,ll b,ll mod)
{
	if(b==0) return 1;
	if(b%2==0) 
	{
		ll res=pow_mod(a,b/2,mod);
		return res*res%mod;
	}
	else return a*pow_mod(a,b-1,mod)%mod; 
}

 迭代写法:

对于a^{_{b}}来说,如果把b写成二进制,那么b就可以写成若干二次幂之和。

例如11的二进制是1011,则它的3号位,1号位,0号位就都是1,这样就可以写为11 = 2^{3} + 2^{1} +2^{0} = 8+2+1

所以  a^{11} = a^{8+2+1} = a^{8}*a^{2}*a^{1}

算法过程:

  1. 将ans初始化为1,用来存放累计的结果
  2. 判断b的二进制末尾是否为1(即判断b & 1是否为1,也可以理解为判断b是否为奇数)如果是的话,令ans乘上a的值
  3. 令a平方,并将b右移一位(也可以理解为b除以2)
  4. 只要b>0就返回2
typedef long long ll;

ll pow_mod(ll a,ll b,ll mod)
{
	ll ans=1;
	while(b>0)
	{
		if(b&1) ans=ans*a%mod;
		a=a*a%mod;
		b=b>>1;
	}
	return ans;
}

 

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