二哥瞎逼逼:人生总是起起伏伏,当你以为自己稳了的时候,冷不丁就会跌入谷底。所以当你取得一些成绩的时候,一定要有敬畏之心,不要张扬。时刻牢记自己就是一个普通人,这样你才会更加长久的生命力。LeetCode 有这么多题,你就是要不停的刷,才有希望举一反三。坚持吧,我们一起努力。
题意
实现 pow(x, n) ,即计算 x
的整数 n
次幂函数(即,$x^n$ )。
难度
中等
示例
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
分析 1
在 029.两数相除 中,我们利用了 快速加法 来实现 乘法 ,而Pow(x, n)
作为 “乘法Plus版” ,能不能也利用 快速乘法 来实现呢?
当然是可以的!
我们先来考虑二进制拆分,例如7
可以用二进制表示为111
来表示,转化为十进制就是1 * 1 + 1 * 2 + 1 * 4
,那么 $3^7$ 就是 $3^1 * 3^2 * 3^4$,再例如10
可以用二进制表示1010
来表示,再转化为十进制就是0 * 1 + 1 * 2 + 0 * 4 + 1 * 8
,那么 $3^{10}$ 就可以变成 $3^2 * 3^8$ 。
对十进制和二进制之间转化还没有概念的球友可以看看B 站上这个视频,讲的很清晰:
发现了没?
我们只需要计算n
在二进制表示下,1
的位上相应的x
的幂即可,然后再将它们相乘即可。
可是这又引出了另外一个问题——总不能从1
依次到n
算出每个二进制位上对应的幂吧?
实际上并不用这么麻烦,既然用到二进制了,就要善于利用二进制的特性!!!
二进制下的每一位,其实对应着上一位的两倍。假如我们计算的是x
的幂,其实计算的是上一位的 平方 。
当n
为负数怎么处理呢?
实际上是从 $x^n$ 变成了 $\frac{1}{x^n}$ 的情况,所以还是只需要计算出 $x^n$,然后再用 1 除以结果即可。
来看题解方法:
class Solution {
public double myPow(double x, int n) {
// 判断 n 的正负,如果 n > 0 则 f = 1,否则 f = -1
int f = n > 0 ? 1 : -1;
// 使用 long 类型存储 n 的绝对值,避免 n 是 Integer.MIN_VALUE 时溢出
long up = n;
up = Math.abs(up);
// 初始化结果为 1
double res = 1;
// 快速幂:逐位处理 n 的二进制表示
while (up > 0) {
// 如果当前的二进制位为 1,那么将当前的 x 乘到结果中
if ((up & 1) == 1
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