[Golang]力扣Leetcode—中级算法—数学—Pow(x, n)(分治算法)

题目:
实现 pow(x, n) ,即计算 x 的 n 次幂函数(即,xn )。
链接: 力扣Leetcode—中级算法—数学—Pow(x, n).
示例 1:

输入:x = 2.00000, n = 10
输出:1024.00000
示例 2:
输入:x = 2.10000, n = 3
输出:9.26100
示例 3:
输入:x = 2.00000, n = -2
输出:0.25000
解释:2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25
标签:递归、数学
思路:我们可以使用连乘的方法进行计算,如果n是正数求n次x相乘的结果即可,如果n为负数则求1/x相乘的结果,但是,这样做有的情况下肯定会超时。测试如下:
func myPow(x float64, n int) float64 { if n == 0 { return 1 } if n < 0 { x = 1 / x n = -n } res := x for i := 1; i < n; i++ { res *= x } return res }

果不其然,超时了
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我们可以用 快速幕+递归 的方法,「快速幕算法」的本质是 分治算法 。
如果我们要计算 x ^ 64 ,我们可以按照:x → x ^ 2 → x ^ 4 → x ^ 8 → x ^ 16 → x ^ 32 → x ^ 64 的顺序,从 x 开始,每次直接把上一次的结果进行平方,计算 6 次就可以得到 x ^ 64 的值,而不需要对 x 乘 63 次 x。
如果我们要计算 x ^ 77 ,我们可以按照:x → x ^ 2 → x ^ 4 → x ^ 9 → x ^ 19 → x ^ 38 → x ^ 77 的顺序,在 x → x ^ 2, x ^ 2 → x ^ 4 , x ^ 19 → x ^ 38 这些步骤中,我们直接把上一次的结果进行平方,而在 x ^ 4 → x ^ 9,x ^ 9 → x ^ 19,x ^ 38 → x ^ 77 这些步骤中,我们把上一次的结果进行平方后,还要额外乘一个 x。
  • 记录 n 的值,在每次移动到下一项时,将n / 2。
  • 若 n 能被2整除(偶数),则下一项为 t t; 若 n 不能2整除(奇数),则下一项为 x t * t,表示多乘一个 x 使 n 变为偶数形式。
  • 重复1,2操作,将n=1作为边界条件,若n=1则说明幂运算结束,返回此时的x值。
全部Go代码如下:
package mainimport "fmt"func myPow(x float64, n int) float64 { if n == 0 { return 1 } if n == 1 || x == 1.0 { return x }if n < 0 { n *= -1 x = 1.0 / x }if n%2 == 0 { return myPow(x*x, n/2) } return x * myPow(x*x, n/2) }func main() { fmt.Println(myPow(2.00000, -2)) }

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