将两数相除,要求 不使用 乘法、除法和取余运算。
整数除法应该向零截断,也就是截去(truncate
)其小数部分。例如,8.345
将被截断为 8
,-2.7335
将被截断至 -2
。
首先对被除数和除数为特殊值时出现越界问题进行判断。
当被除数为 32 位有符号整数的最小值 −2^31时:
如果除数为 1,那么我们可以直接返回答案 −2^31
如果除数为 −1,那么答案为 2^31,产生了溢出。此时我们需要返回 2^31−1
当除数为 32 位有符号整数的最小值 −2^31时:
如果被除数同样为 −2^31 ,那么我们可以直接返回答案 1;
对于其余的情况,我们返回答案 0。
当被除数为 0 时,我们可以直接返回答案 0。
本题最易思考出来的解法为减法暴力求解,但是由于会超时,故选择二分查找法。
class Solution {
public:
int divide(int dividend, int divisor) {
// 考虑被除数为最小值的情况
if (dividend == INT_MIN) {
if (divisor == 1) {
return INT_MIN;
}
if (divisor == -1) {
return INT_MAX;
}
}
// 考虑除数为最小值的情况
if (divisor == INT_MIN) {
return dividend == INT_MIN ? 1 : 0;
}
// 考虑被除数为 0 的情况
if (dividend == 0) {
return 0;
}
// 一般情况,使用二分查找
// 将所有的正数取相反数,这样就只需要考虑一种情况
bool rev = false;
if (dividend > 0) {
dividend = -dividend;
rev = !rev;
}
if (divisor > 0) {
divisor = -divisor;
rev = !rev;
}
// 快速乘
auto quickAdd = [](int y, int z, int x) {
// x 和 y 是负数,z 是正数
// 需要判断 z * y >= x 是否成立
int result = 0, add = y;
while (z) {
if (z & 1) {
// 需要保证 result + add >= x
if (result < x - add) {
return false;
}
result += add;
}
if (z != 1) {
// 需要保证 add + add >= x
if (add < x - add) {
return false;
}
add += add;
}
// 不能使用除法
z >>= 1;
}
return true;
};
int left = 1, right = INT_MAX, ans = 0;
while (left <= right) {
// 注意溢出,并且不能使用除法
int mid = left + ((right - left)>>1);
bool check = quickAdd(divisor, mid, dividend);
if (check) {
ans = mid;
// 注意溢出
if (mid == INT_MAX) {
break;
}
left = mid + 1;
}
else {
right = mid - 1;
}
}
return rev ? -ans : ans;
}
};