实现函数double Power(double base, int exponent),求base的exponent次方。不得使用库函数,同时不需要考虑大数问题。
首先可以想到的是,如果exponent是个大于零的数,可用循环来进行相乘,而如果exponent是个复数,依然可以将base进行相乘,最后再取其倒数也就是用1去除以相乘结果。程序设计如下:
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
double my_pow(double base, int exp)
{
if(exp == 0)//当exp为0的时候,不论base为多少结果都为1
return 1;
if((base == 0) || (base == 1))//当base为0或者1的时候不论exp为多少结果都为base
return base;
double ret = 1.0;
int flag = 1;//设定标志位,判断exp的正负性
if(exp < 0)
{
flag = 0;
exp *= (-1);
}
while(exp--)
{
ret *= base;
}
if(flag == 0)
ret = 1/ret;
return ret;
}
int main()
{
double base = 6.123784;
int exp = -5;
double ret = my_pow(base, exp);
cout<<"my_pow ret: "<<ret<<endl;
cout<<"pow ret: "<<pow(base, exp)<<endl;
return 0;
}
上面的栗子中,为了验证结果的正确性与否在输出结果的比较中调用了库函数的pow来进行比较,运行程序得结果:
但是上面的代码还是有可优化的成分的,比如如果exp的值比较大,那么循环的次数也就比较多,这个时间复杂度就为O(N),如果exp的值为100的话,那么其实,当循环乘到50的时候,只需要再乘上一个50就能得到结果,而不需要再循环50次,而50又可以由相乘25次的结果再自乘一次得到,而25次的结果又可以由12次的结果乘以自身再乘一个base而得到......因此,将上面的代码改为如下:
double GetPow(double base, int exp)
{
double ret = 1;
if(exp != 0)
{
ret = GetPow(base, exp>>1);
if((exp & 0x1) == 0)
{
ret *= ret;
}
else
{
ret *= (ret * base);
}
}
return ret;
}
double my_pow(double base, int exp)
{
if((base == 0) || (base == 1))
return base;
int flag = 1;
if(exp < 0)
{
flag = 0;
exp *= (-1);
}
double ret = GetPow(base, exp);
if(flag == 0)
ret = 1/ret;
return ret;
}
解释一下上面的GetPow函数,因为前面说可以将循环次数减少,比如100次方可以求50次方再平方,50次方可以求25次方再平方......以此类推,其实就是100->50->25->12(+1)->6->3->1(+1)->0,而我们从最低位倒着算起,base的0次方->base的1次方->base的3次方->base的6次方->base的12次方->......这样可以发现,其实就是在exponent的二进制表示位上进行的操作,从最高位到最低位,当比特位值为1时,就将前面的结果相乘再乘上一个base也就是上面的(+1),如果比特位值为0,就直接将前面的结果相乘......而从高位到低位就需要用递归来获取;
运行程序,结果和pow库函数相同。
《完》
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