leetcode-29:两个数相除

题目描述: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。

  1. 被除数和除数均为 32 位有符号整数。
  2. 除数不为 0。
  3. 假设我们的环境只能存储 32 位有符号整数,其数值范围是 [−231, 231 − 1]。
    本题中,如果除法结果溢出,则返回 231 − 1。
    考虑溢出,当被除数为, 除数为-1,商为,会溢出

返回被除数 dividend 除以除数 divisor 得到的商。

看到这个题首先考虑到的思路是:不断用被除数去减出除数,然后记下减的次数,假设计算m/n,时间复杂度为O(m/n),用Python 实现会显示超出时间限制。

在网上尝试找到一个优化的解答方案,利用位运算,意思是任何一个整数可以表示成以2的幂为底的一组基的线性组合,即。基于以上这个公式以及左移一位相当于乘以2,我们先让除数左移直到大于被除数之前得到一个最大的基n的值,说明被除数中至少包含2^m个除数,然后减去这个基数,再依次找到m-1,…,1的值。
迭代次数是按2的幂知道超过结果,所以时间复杂度为O(log(n))。 将所有的基数相加即可得到结果。

 def divide (dividend: int, divisor: int) :
        sign = -1 if ((dividend<0) ^ (divisor<0)) else 1  ##异或
        dividend = abs(dividend)
        divisor = abs(divisor)
        if divisor==1:
            return  min(2**31-1, max(-2**31, sign*dividend))
        res=0
        while dividend >= divisor:
            tmp = divisor
            p = 1
            while dividend >= (tmp<<1):
                p <<= 1
                tmp <<= 1
            res +=p
            dividend -= tmp   
        return min(2**31-1, max(-2**31, res*sign))

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