nand2tetris Math库的开方计算

最近在看这本书, 最后一章实现os库的开平方根, 也就是 Math.sqrt 函数, 开始时始终理解不了这个算法。

后来逐渐想通了,并备注到这里,也希望能给大家带来一点启发:

书中是这样介绍的的:
nand2tetris Math库的开方计算_第1张图片
这里说是使用二叉搜索树来完成计算,我是怎么都没有想明白。

其实这里主要是要注意那个满足条件

即: y^2<= x < (y+1)^2

示例python代码如下:

def sqrt(x):
    v = 0
    for i in reversed(range(32)):
        t = v + (1 << i)
        if (t * t) <= x:
            v = t
    return v

其实原理很简单,从bit高位一直尝试到低位,所有计算出来结果<=x的值都加起来,
那么结果就一定是开根的整数部分啦。

这和二进制也有一定关系:

比如 :
12的二进制为: 1100
1100 -> 12
这里可以看成两部分组合:
1000 -> 8
0100 -> 4
而组合的结果也就是 1000(8) + 0100(4) = 1100(12)

从高位,每次获得的结果如果小于x,那么这个结果就可以进行累加,一直把所有小于x的值加上就等于结果。就像上面举得例子一样。

至于为什么会从高位向低位尝试了,因为每次可以直接位移,也就是除2.
如果从低位到高位,就相当于遍历了。效率更低。

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