problem:
Implement pow(x, n).
Math Binary Searchthinking:
(1)最简单想到的是直观上的数学幂函数求法,测试通过。算法时间复杂度为O(n)
(2)按照标签提示,使用二分搜索法。pow(x,n) = pow(x,n-n/2)*pow(x,n/2),每次对n的规模缩半,注意对n的奇偶进行讨论,算法时间复杂度为log(n)
(3)除了上述方法,这里还提到了一种十分巧妙并且快速的方法,原文描述如下:
Consider the binary representation of n. For example, if it is "10001011", then x^n = x^(1+2+8+128) = x^1 * x^2 * x^8 * x^128. Thus, we don't want to loop n times to calculate x^n. To speed up, we loop through each bit, if the i-th bit is 1, then we add x^(1 << i) to the result. Since (1 << i) is a power of 2, x^(1<<(i+1)) = square(x^(1<<i)). The loop executes for a maximum of log(n) times.
该方法通过扫描n的二进制表示形式里不同位置上的1,来计算x的幂次,最坏为O(n),但平均复杂度很好
code:
(1)递归法:accepted
class Solution { public: double pow(double x, int n) { double ret=1.0; if(x==1.0 ) return 1.0; if(x==-1.0) { if(n%2==0) return 1.0; else return -1.0; } if(n<0) return 1.0/pow(x,-n); while(n) { if(ret==0) //防止运行超时 return 0; ret*=x; n--; } return ret; } };
(2)二分法:accepted
class Solution { public: double pow(double x, int n) { //double ret=1.0; if(x==1.0 ) return 1.0; if(x==-1.0) { if(n%2==0) return 1.0; else return -1.0; } if(n==0) return 1.0; if(n<0) return 1.0/pow(x,-n); double half=pow(x,n>>1); if(n%2==0) return half*half; else return x*half*half; } };(3)
为了正确计算x的n次幂,还需要考虑到以下一些情况:
1) x取值为0时,0的正数次幂是1,而负数次幂是没有意义的;判断x是否等于0不能直接用“==”。
2) 对于n取值INT_MIN时,-n并不是INT_MAX,这时需要格外小心。
3) 尽量使用移位运算来代替除法运算,加快算法执行的速度。
class Solution { public: double pow(double x, int n) { // Start typing your C/C++ solution below // DO NOT write int main() function if(n<0) { if(n==INT_MIN) return 1.0 / (pow(x,INT_MAX)*x); else return 1.0 / pow(x,-n); } if(n==0) return 1.0; double ans = 1.0 ; for(;n>0; x *= x, n>>=1) { if(n&1>0) ans *= x; } return ans; } };