Leetcode 50. Pow(x, n)

该博客介绍了如何使用C++实现LeetCode上的 Pow(x, n) 题目,通过二分查找优化算法,高效计算x的n次幂。文章包含具体示例和代码实现。" 134564773,5632965,华为OD机考:构成指定长度字符串的解题方法,"['华为od', '编程语言', '算法', '递归', '字符串处理']

题目描述
实现 pow(x, n) ,即计算 x 的 n 次幂函数(即,xn)。

示例 1:

输入:x = 2.00000, n = 10
输出:1024.00000
示例 2:

输入:x = 2.10000, n = 3
输出:9.26100

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/powx-n
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C++

class Solution {
     /*
     考虑x和n的符号
    使用折半计算,每次把n缩小一半,这样n最终会缩小到0,任何数的0次方都为1,;
    n有可能为负数,对于n是负数的情况,我们可以先用其绝对值计算出一个结果再取其倒数即可。
    i初始化为n,然后看i是否是偶数,是的话x乘以自己,
     否则res乘以x,i每次循环缩小一半,直到为0停止循环。

     不好理解,举例: x=3;n=9; 9是奇数, 3^9=3^8*3; 3^8=(3^2)^4
     */
public:
    double myPow(double x, int n) {
       double res=1.0;
       for(int i=n;i!=0;i/=2){
           if(i%2!=0){
               res*=x;
           }
           x*=x;
       }
    
    return n<0 ? 1/res :res;
    }
};
### C语言实现 以下提供两种C语言实现`pow(x, n)`的代码: #### 递归实现 ```c double myPow(double x, int n){ if (n == 0) return 1.0; if (n == 1) return x; if (n == -1) return 1.0 / x; double half = myPow(x, n / 2); double odevity = myPow(x, n % 2); return odevity * half * half; } ``` 此代码通过递归调用自身来计算`x`的`n`次幂,对于`n`为0、1、 - 1的情况直接返回结果,对于其他情况,将`n`分解为两部分计算,最后相乘得到结果[^2]。 #### 另一种递归实现 ```c double myPow(double x, int n){ if(n == 0 || x == 1){ return 1; } if(n < 0){ return 1/(x*myPow(x,-(n+1))); } if(n % 2 == 0){ return myPow(x*x,n/2); } else{ return x*myPow(x*x,(n - 1)/2); } } ``` 该代码对于`n`为0或者`x`为1的情况直接返回1;当`n`为负数时,将其转换为正数来处理;根据`n`的奇偶性进行同的递归计算,奇数时多乘一个`x`,偶数时对`x`平方后`n`除2继续递归[^3]。 ### 分析总结 本题是要实现计算`x`的`n`次幂函数`pow(x, n)`。如果直接将`n`个`x`相乘,时间复杂度为$O(n)$,会超时。本题的核心思路是将`n`分解成二进制的数,然后预处理`x`的二进制次方。若`n`的二进制的第`k`位是1,则答案可以乘上`x`的$2^k$次方,而计算`x`的$2^k$次方,只需每次将自身做平方即可,这样可以将时间复杂度优化到$O(log n)$ [^4]。 递归实现的代码逻辑较为清晰,易于理解,但会存在函数调用的开销。在处理负数指数时需要额外的转换操作。同时要注意整数溢出的问题,在处理`n`为`INT_MIN`时可能会出现问题。
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