【递归算法】快速幂解决 pow(x,n)

题目链接:pow(x,n)

一、题目解析



题目很简单,要求x的n次幂。

要注意n的取值范围:n可能是负数,这时候我们要利用数学中 x⁻ⁿ = 1 / xⁿ 来转换;n可能是 -2³¹,若转换成正数则会超过 int 类型的最大取值 2³¹-1。

二、算法原理

2.1 解法一:循环

思路很简单,循环n次即可。

Java 复制代码
for (int i = 0; i < n; i ++)  x *= x;

时间复杂度:O(N)

但是,当n取值很大时,比如 n = 1000,程序的效率就会降低,甚至超时。

2.2 解法二:快速幂

快速幂可以采用两种方法来实现:

  1. 递归实现✅
  2. 循环实现

我们这里采用递归实现。

先看示例1:

  • 要求 2¹⁰,我们可以通过 2⁵ * 2⁵ 来得到;
  • 要求 2⁵,我们可以通过 2² * 2² * 2 来得到;
  • 要求 2²,我们可以通过 2 * 2 来得到;
  • 要求 2,我们可以通过 2⁰ (1) * 2 来得到;

即:

三、代码实现

设计函数头------寻找子问题:

根据算法原理,我们可以知道,该问题的子问题是:计算所给的x的n次幂

因此函数头有两个参数x、n,返回值为与所给的x相同的类型:double pow(double x, int n)

设计函数体------子问题所做的事:

每一个子问题都是先得到x的n / 2次幂,然后根据当前n的奇偶性决定是 xⁿ * xⁿ,还是 xⁿ * xⁿ * x,即:

  • temp = pow(x, n / 2)
  • return (n % 2 == 0) ? temp * temp : temp * temp * temp
递归出口:

当 n == 0 时,返回1,因为所有数的0次幂都是1

代码实现如下:

Java 复制代码
class Solution {
    public double myPow(double x, int n) {
        // 分n为正负两个情况
        return (n < 0) ? 1.0 / pow(x, -n) : pow(x, n);
    }

	public double pow(double x, int n) {
		// 递归出口
		if (n == 0) return 1.0;
		
		double temp = pow(x, n / 2);
		// 分奇偶情况
		return (n % 2 == 0) ? temp * temp : temp * temp * x; 
	}
}
相关推荐
阳明山水2 分钟前
TimesFM与Moirai MoE零样本预测解析
人工智能·深度学习·算法·机器学习·架构
铅笔侠_小龙虾16 分钟前
Rust 学习(2)-变量、常量与 shadowing
学习·算法·rust
cfm_291422 分钟前
Spring监听器
java·spring boot·后端
AI科技星22 分钟前
基于全域数学公理体系的三元极值题最简求解法【乖乖数学】
线性代数·算法·游戏·决策树·机器学习·乖乖数学·全域数学
SamDeepThinking29 分钟前
Java面向对象在JVM里怎么实现
java·后端·面试
大鱼>1 小时前
宠物异常行为预警系统:边缘计算与实时检测
人工智能·深度学习·算法·iot·宠物
咸鱼翻身小阿橙2 小时前
多线程解析
java·开发语言
apcipot_rain2 小时前
某双非机试真题
算法
一枚码农出身的猎头2 小时前
岗位招聘:架构师,base湖南长沙,70-80w
java·架构
米尔的可达鸭2 小时前
深入操作系统 Socket 底层:套接字控制块、FD映射、阻塞IO核心完整实现
arm开发·数据结构·websocket·网络协议·算法·架构·安全架构