算法日记33:15届蓝桥C++B组R格式(快速幂50%/高精度100%)

一、题目

二、题解一:快速幂(50%样例)

1、解题思路:

1)通过题目我们可以采取最朴素的想法就是先模拟题目的说明

2)并且我们发现有乘方出现( ∗ 2 n *2^n ∗2n),因此我们可以考虑使用快速幂来优化

2、快速幂详解:求解 a b a^b ab

1)对于求解 a b a^b ab,我们最朴素的想法就是暴力枚举

2)但是很明显,我们可以使用倍增的思想,来进行简化操作

  • 假设我们需要求 a 8 a^8 a8,我们可以这样简化:
  • 也就是把其不断拆分成: a 2 a^2 a2,这样我们就从朴素的计算 8 8 8次-->变为计算 3 3 3次

3)但是假设我们的次方的奇数呢?

  • 假设我们现在算 a a a^13^ ,我们可以这样拆:
  • 也就是说,我们把一个 a a a给单独拿出来了,接着把剩下的a^12^继续按照倍增拆分,为了方便计算我们把 a a a 先存入答案中去
  • 接下来,我们就可以按照偶数的拆分,来继续拆分了
  • 此时又出现了奇数,我们又继续按照如上原则进行处理

4)但是我们在代码中,是不需要进行这样复杂的操作的,我们可以 使 用 二进制来进行优化

  • 我们可以发现 13 13 13的二进制为:
  • 因为我们只需要判断指数(13)的奇偶性,因此可以通过二进制来进行
  • 此时,我们可以发现最后一位为 1 1 1,说明此时指数为奇数,因此我们可以让res*=a,b--
  • 接着我们让b>>=1,也就是让其b=b/2,接着判断奇偶性
  • 但是,此时我们让b/=2了,因此我们的a要变化:a=a*a

总结

3、快速幂代码

cpp 复制代码
//快速幂
ll qmi(ll a,ll b)	//a的b次方
{
	ll res=1;
	while(b)
	{	
		//如果b是奇数,那么就拆出一个数到答案中去,并且让b--
		if(b&1) res=res*a,b--;
		a*=a , b>>=1;	//接着让b右移一位继续判断奇偶性,且此时b/=2,因此a=a*a
	}
	return res;
}

4、完整代码实现

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef long long ll;

//快速幂
ll qmi(ll a,ll b) //a的b次方
{
    ll res=1;
    while(b)
    {
        if(b&1)  res=res * a, b--;
        a= a * a , b >>= 1;
    }
    return res;
}

void solve()
{
  ll n;cin>>n;
  double d;cin>>d;

  d*=qmi((ll)2,n);  //快速幂优化
  
  printf("%.f\n",d);
  //cout<<d<<'\n';
  
}

int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int _=1;
  while(_--) solve();  
  return 0;
}

三、题解二:高精度(100%样例)

1、解题思路:

  • 通过样例我们可以发现数据十分的庞大,完全超出了数字的范围,因此我们可以考虑使用string->a[]来进行操作
  • 因此我们考虑使用高精度算法

2、高精度算法:

1)其实,所谓的高精度运算,就是我们小学所学习的竖式运算

2)我们可以发现我们的运算都是从最低位数开始计算的***(为了方便进位)***,因此我们需要反向存储数据

3)通过计算我们发现,出现了进位,但是我们可以先不处理这个进位而是先存储起来***(因为我们的每一位数都是一个数组元素,可以存储很大的元素)***

4)接着我们再处理每一位的元素进位即可 (注意此时我们是反向存储,因此我们要反向遍历)

  • 举例: a a a中的每一个元素 + + + b b b 中的每一个元素

3、结合题目具体分析:

1)在题目中我们发现出现了小数点,这是非常不好处理的,因此我们可以把它看作整数,且记录小数点的数位3.14*4=12.56->314*4=1256

cpp 复制代码
ll n; //乘以n个2
string d;   //待转换的浮点数

  cin>>n>>d;
  reverse(d.begin(),d.end()); //把s倒叙存储,方便进位 3.14->41.3

  vector<int>D;
  ll dot=d.find('.');	//记录小数点的位数
   for(auto i:d) //把字符串d中的元素放入数组当中
  {
    if(i!='.') D.push_back(i-'0');  //转化为字符
  }

2)此时题目需要我们 × 2 n ×2^n ×2n也就是,乘以n个2,因此我们使用高精度乘法来实现

cpp 复制代码
void mul(vector<int>& a,int b)  //a中的所有元素都*b:a*=b
{
  int t=0;  //用t来表示此轮的进位
  for(int i=0;i<a.size();i++)	//依次枚举每一位
  {
    t+=a[i]*b; 		//计算本轮一共变化的数据
    a[i]=t%10;		//把变化数据的个位数给当前位数
    t/=10;		//存储十位数为下一轮的进位
  }
  //如果t不是0,此时最高位还需补充一位
  if(t) a.push_back(t);
}
while(n--) mul(D,2);  //高精度乘法

3)此时我们进行完了第一步:将浮点数乘以 2 n 2^n 2n,接下来我们需要四舍五入,因此需要通过小数点的位数来进行操作

  • 在样例中我们的小数点在第 2 2 2位***(下标从0开始存储)***
  • 因此需要四舍五入我们需要看第 1 1 1位***( d o t − 1 dot-1 dot−1位)***
  • 因此我们通过 d o t − 1 dot-1 dot−1可以进行第 d o t dot dot位***(因为我们在数组中没有存储小数点,因此dot位指向个位3)***的 + 1 +1 +1操作
cpp 复制代码
void add(vector<int>& a,int k,int b)  //a[k]+b
{
  int t=b;  //用t来表示此轮的进位
  for(int i=k;i<a.size();i++)	//从第k位开始依次枚举每一位
  {
    t+=a[i];		//计算本轮一共变化的数据
    a[i]=t%10;		//把变化数据的个位数给当前位数
    t/=10;		//存储变化数据的十位数为下一轮的进位
  }
  //如果t不是0,表示还需要向最高位进位,此时最高位还需补充一位
  if(t) a.push_back(t);
}

if(D[dot-1]>=5) add(D,dot,1);

4)此时,我们所有的操作都进行完毕,只需进行反向输出即可

cpp 复制代码
for(int i=D.size()-1;i>=dot;i--) cout<<D[i];

4、完整代码实现:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N=1300;
typedef long long ll;

ll n; //乘以n个2
string d;   //待转换的浮点数

void mul(vector<int>& a,int b)  //a中的所有元素都*b:a*=b
{
  int t=0;  //用t来表示此轮的进位
  for(int i=0;i<a.size();i++)	//依次枚举每一位
  {
    t+=a[i]*b; 		//计算本轮一共变化的数据
    a[i]=t%10;		//把变化数据的个位数给当前位数
    t/=10;		//存储十位数为下一轮的进位
  }
  //如果t不是0,此时最高位还需补充一位
  if(t) a.push_back(t);
}

void add(vector<int>& a,int k,int b)  //a[k]+b
{
  int t=b;  //用t来表示此轮的进位
  for(int i=k;i<a.size();i++)	//从第k位开始依次枚举每一位
  {
    t+=a[i];		//计算本轮一共变化的数据
    a[i]=t%10;		//把变化数据的个位数给当前位数
    t/=10;		//存储变化数据的十位数为下一轮的进位
  }
  //如果t不是0,表示还需要向最高位进位,此时最高位还需补充一位
  if(t) a.push_back(t);
}


void solve()
{
  cin>>n>>d;
  reverse(d.begin(),d.end()); //把s倒叙存储,方便进位 3.14->41.3

  vector<int>D;
  ll dot=d.find('.');
  for(auto i:d) //把字符串d中的元素放入数组当中
  {
    if(i!='.') D.push_back(i-'0');  //转化为字符
  }
  while(n--) mul(D,2);  //高精度乘法

  if(D[dot-1]>=5) add(D,dot,1);

  for(int i=D.size()-1;i>=dot;i--) cout<<D[i];
}

int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int _=1;
  while(_--) solve();  
  return 0;
}
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