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求幂算法

吴
吴老二
2021-06-12编程开发2357 次浏览0 条评论
1.简单递归 最简单的求幂算法是根据xn=x*xn-1,使用递归:
def foo(x,n):
    if n==0:
        return 1
    else:
        return x*foo(x,n-1)
这样求x的n次方,会进行n-1次乘法运算,n较大时效率很低。 2.高效递归 一种更高效的算法,可以将运算次数降到LogN的级别,由于: xn=xn/2*xn/2 , n为偶数时 xn=x(n-1)/2*x(n-1)/2*x , n为奇数时
def foo(x,n):
    if n==0:
        return 1
    else:
        if n%2==0:
            return foo(x,n/2)*foo(x,n/2)
        else:
            return foo(x,n/2)*foo(x,n/2)*x
可以将运算次数降到LogN的级别。 3.快速求幂 还有一种快速求幂算法,称为二进制法: 比如求x的21次方,21的二进制为10101,由于x21=x16*x4*x1,可以看出根据二进制表示(10101),每当遇到1时,则乘以x,从右向左前进一位则将x自乘。
def foo(x,n):
    result=1
    while n:
        if (n&1):
            result*=x
        x*=x
        n>>=1
    return result
这个算法用来计算非常的大的数时是十分高效的。例如有很多的素数测试算法都是依赖这个算法的不同变式。 4.抽象化 然后在某个地方我看到一个很有意思的想法,就是把上面的算法中的自乘函数化:
def foo(x,n,i,func):
    result=i
    while n:
        if (n&1):
            result=func(result,x)
        x=func(x,x)
        n>>=1
    return result
if __name__=='__main__':
    print foo(2,16,1,lambda x,y:x*y)
这样求x的n次方就能用foo(x,n,1,lambda x,y:x*y)来运算了。 如果求x*n,相当于将x自加n次,可以用foo(x,n,0,lambda x,y:x+y)来运算:
def foo(x,n,i,func):
    result=i
    while n:
        if (n&1):
            result=func(result,x)
        x=func(x,x)
        n>>=1
    return result
if __name__=='__main__':
    print foo(2,16,0,lambda x,y:x+y)
如果要把某个字符x重复n次,可以用:
def repeat(x,n,i,func):
    result=i
    while n:
        if (n&1):
            result=func(result,x)
        x=func(x,x)
        n>>=1
    return result
if __name__=='__main__':
    print repeat('a',16,'',lambda x,y:x+y)
把一个列表复制n次:
def repeat(x,n,i,func):
    result=i
    while n:
        if (n&1):
            result=func(result,x)
        x=func(x,x)
        n>>=1
    return result
if __name__=='__main__':
    print repeat([1,2],16,[],lambda x,y:x+y)
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