劍指 Offer 16. 數(shù)值的整數(shù)次方

一、題目描述

https://leetcode-cn.com/problems/shu-zhi-de-zheng-shu-ci-fang-lcof/
實(shí)現(xiàn)函數(shù)double Power(double base, int exponent),求base的exponent次方。不得使用庫函數(shù),同時(shí)不需要考慮大數(shù)問題。

示例 1:

輸入: 2.00000, 10
輸出: 1024.00000
示例 2:

輸入: 2.10000, 3
輸出: 9.26100
示例 3:

輸入: 2.00000, -2
輸出: 0.25000
解釋: 2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25

說明:

-100.0 < x < 100.0
n 是 32 位有符號整數(shù),其數(shù)值范圍是 [?231, 231 ? 1] 。

二、思考過程

第一版:我是用的簡單地每次都乘以該數(shù),然后遞歸,每次都乘一次,這樣絕對是能算出來的,但是在n非常大的時(shí)候,并且系統(tǒng)不支持尾遞歸優(yōu)化的話,那么就會超時(shí),棧溢出。

var myPow = function(x, n) {
    if(n < 0) {
        x = 1 / x;
        n = -n;
    }
    function pow(k, n) {
        if(n == 0) return 1;
        if(n == 1) return k;
        return pow(k * x, n - 1);
    }
    return pow(x, n);
};

第二版:想到了快速冪,思路是當(dāng)每次都取上一次結(jié)果的平方,同時(shí)記錄的變量c也乘以2,當(dāng)某次乘以2的時(shí)候大于了n,那么就不使用pow了,使用pow2,也就是方法一中的代碼,把剩下的n-c的部分補(bǔ)回來。這一版相比于第一版改進(jìn)了不少,但是還是存在棧溢出的問題,這個(gè)問題是因?yàn)楫?dāng)n很大的時(shí)候,并且n/2也非常大,那么相對于第一版也是沒有優(yōu)化的。

var myPow = function(x, n) {
    if(n < 0) {
        x = 1 / x;
        n = -n;
    }
    function pow(k, c) {
        if(c == 0) return 1;
        if(c == n) return k;
        if(c * 2 > n) {
            return pow2(k, n - c + 1);
        }
        return pow(k * k, c * 2);
    }
    function pow2(k, c) {
        if(c == 0) return 1;
        if(c == 1) return k;
        return pow2(k * x, c - 1);
    }
    return pow(x, 1);
};

第三版:既然剩下的部分也很大,那么直接將剩下的部分繼續(xù)快速冪,這一版最終通過了。

var myPow = function(x, n) {
    if(n < 0) {
        x = 1 / x;
        n = -n;
    }
    function pow(k, c) {
        if(n == 0) return 1;
        if(c == n) return k;
        if(c * 2 > n) {
            n = n - c;
            return k * pow(x, 1);
        }
        return pow(k * k, c * 2);
    }
    return pow(x, 1);
};

第四版:這是力扣上大神的做法,對于遞歸有著很深入的理解,邊界值分為0、1、-1、通過n遞歸除以2,能最終取到1或-1,half代表x的n/2次冪,那么half*half就是完整的n次冪,如果沒有余數(shù),那么就是最終結(jié)果,如果有余數(shù)那么乘以余數(shù)就是最終結(jié)果。

var myPow = function(x, n) {
    if(n == 0) return 1;
    if(n == 1) return x;
    if(n == -1) return 1 / x;
    let half = myPow(x, ~~(n / 2));
    let mod = myPow(x, n % 2);
    return half * half * mod;
}
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