LeetCode 29-两数相除

本文深入解析LeetCode29题——两数相除的算法实现,探讨了不使用乘法、除法和mod运算符的解决方案。通过位运算和递归方法,详细介绍了如何模拟除法过程,提供了清晰的代码示例。

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LeetCode 29-两数相除

给定两个整数,被除数 dividend 和除数 divisor。将两数相除,要求不使用乘法、除法和 mod 运算符。

返回被除数 dividend 除以除数 divisor 得到的商。

示例:
示例 1:

输入: dividend = 10, divisor = 3
输出: 3
示例 2:

输入: dividend = 7, divisor = -3
输出: -2
说明:

被除数和除数均为 32 位有符号整数。
除数不为 0。
假设我们的环境只能存储 32 位有符号整数,其数值范围是 [−2^31,  2^31 − 1]。本题中,如果除法结果溢出,则返回 2^31-1。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/divide-two-integers

题解:

想当然去做减法了,结果超时了,看了一眼解答用的位运算,本身位运算就比较生疏经常想不到,记录一下。具体就是用移位运算模拟除法,不断右移被除数,到刚好比除数大的时候减掉除数,相当于二进制除法的竖式运算,之后减掉的余数再和剩下的部分加起来做一次新的运算。

#define LIMIT 0x80000000
class Solution {
public:
    int divide(int dividend, int divisor) {
        if (dividend == 0) {
		return 0;
	}
	if (dividend == INT_MIN && divisor == -1) {
		return INT_MAX;
	}
	bool negative;
	negative = (dividend ^ divisor) < 0;//用异或来计算是否符号相异
	unsigned int t = dividend == INT_MIN ? LIMIT : abs(dividend);
	unsigned int d = divisor == INT_MIN ? LIMIT : abs(divisor);
	unsigned int result = 0;
	for (int i = 31; i >= 0; i--) {
		if ((t >> i) >= d) {//找出足够大的数2^n*divisor
			result += ((unsigned int)1) << i;//将结果加上2^n
			t -= d << i;//将被除数减去2^n*divisor
		}
	}
	if (result == LIMIT) {//特殊数不能将unsigned int转为int
		return INT_MIN;
	}
	else {
		return negative ? -(int)result : (int)result;//符号相异取反
	}
    }
};

看了题解的大神们,发现了一个新的方法,有点二分查找的感觉,

举个例子:11 除以 3 。
首先11比3大,结果至少是1, 然后我让3翻倍,就是6,发现11比3翻倍后还要大,那么结果就至少是2了,那我让这个6再翻倍,得12,11不比12大,吓死我了,差点让就让刚才的最小解2也翻倍得到4了。但是我知道最终结果肯定在2和4之间。也就是说2再加上某个数,这个数是多少呢?我让11减去刚才最后一次的结果6,剩下5,我们计算5是3的几倍,也就是除法,看,递归出现了。

class Solution {
public:
    int divide(int dividend, int divisor) {
        if(dividend == 0) return 0;
        if(divisor == 1) return dividend;
        if(divisor == -1){
            if(dividend>INT_MIN) return -dividend;// 只要不是最小的那个整数,都是直接返回相反数就好啦
            return INT_MAX;// 是最小的那个,那就返回最大的整数啦
        }
        long a = dividend;
        long b = divisor;
        int sign = 1; 
        if((a>0&&b<0) || (a<0&&b>0)){
            sign = -1;
        }
        a = a>0?a:-a;
        b = b>0?b:-b;
        long res = div(a,b);
        if(sign>0)return res>INT_MAX?INT_MAX:res;
        return -res;
    }
    int div(long a, long b){  // 似乎精髓和难点就在于下面这几句
        if(a<b) return 0;
        long count = 1;
        long tb = b; // 在后面的代码中不更新b
        while((tb+tb)<=a){
            count = count + count; // 最小解翻倍
            tb = tb+tb; // 当前测试的值也翻倍
        }
        return count + div(a-tb,b);
    }
};

作者:liujin-4
链接:https://leetcode-cn.com/problems/divide-two-integers/solution/po-su-de-xiang-fa-mei-you-wei-yun-suan-mei-you-yi-/

移位同样可以用递归的思路去求,逻辑肯定是和循环类似的,不过可能要用更多内存吧。

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