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[数据结构与算法]C++快速幂详解 |
快速幂相较于普通的幂,具有占用空间少,效率更高等优点,全面碾压普通的幂。 在计算量较小时,二者相差无几,但数据规模一旦上来了,差距也就出来了。 所以,我们重点讲解快速幂 首先给出一个问题 给定 a,b,p 求a^b%p的值? ? ? ? ? 1<a,b,p<方法一(朴素):讲道理,我们先把普通的朴素代码展示出来。从简单入手:
能看懂吧!有人会问那最后的答案为什么会是x,那是因为我们在计算a^b时已经插入了取模运算,如下: (a^b)mod p =(a*a*a*a.....*a*a*a*a) mod p =a mod p * a mod p * a mod p * a mod p ....... * a mod p (一个无限套娃) 我们这样做的目的,就是避免大数相乘溢出数据范围,减少计算量。 但即使这样,如果a,p足够大,相乘起来也依然能够超过unsigned long long 的数据范围 (补充: unsigned long long 的数据范围是 [0,2^64),右边是开区间!2^64约为10^9) 方法二(位运算):先上代码:
这个算法解释如下: 例如: 7=2^0+2^1+2^2? ? ? ? ? ? ?19=2^0+2^1+2^4 说白了,就是能转换成2进制? 7? ? ?二进制? ? ? 111? ? ? ? ? ? ? 19? ? ? ? 二进制? ? ? 10011 同样对于b,我们能转化成 b=*c1+*c2+*c3.........的形式,很明显,cX只能为0,1,因为二进制每一位上最大为1 那么 a^b=a^(*c1+*c2+*c3........) =a^?*c1? ? ?*? ? ? a^*c2? ? *? ? ? a^??*c3......... =? ? ? *? ? ? ?*??..................... mod p =? mod p? ? *? ? mod p? ?*??? ?mod p.................... 到这里已经可以看出 a a^2 a^3? a^n可以通过前面 a^n-1推来 只需判断b对应二进制该位上是否为1 若为1,则计算,若为0不用管,因为 2^0=1 1对乘法运算没有影响 更多的,还需要读者多多思考,注重实践 新年到来之际,祝大家新年快乐!谢谢大家的支持! Thanks for watching! |
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