用C语言求一个整数的幂的最有效方法是什么?
// 2^3
pow(2,3) == 8
// 5^5
pow(5,5) == 3125
用C语言求一个整数的幂的最有效方法是什么?
// 2^3
pow(2,3) == 8
// 5^5
pow(5,5) == 3125
当前回答
另一个实现(在Java中)。可能不是最有效的解决方案,但迭代次数与指数解相同。
public static long pow(long base, long exp){
if(exp ==0){
return 1;
}
if(exp ==1){
return base;
}
if(exp % 2 == 0){
long half = pow(base, exp/2);
return half * half;
}else{
long half = pow(base, (exp -1)/2);
return base * half * half;
}
}
其他回答
如果要取2的a次方。最快的方法是按幂位移位。
2 ** 3 == 1 << 3 == 8
2 ** 30 == 1 << 30 == 1073741824 (A Gigabyte)
下面是一个计算x ** y的O(1)算法,灵感来自这条评论。它适用于32位有符号int。
对于较小的y值,它使用平方求幂。对于较大的y值,只有少数x值的结果不会溢出。这个实现使用一个查找表来读取结果而不进行计算。
对于溢出,C标准允许任何行为,包括崩溃。但是,我决定对LUT索引进行边界检查,以防止内存访问违反,这可能是令人惊讶和不受欢迎的。
伪代码:
If `x` is between -2 and 2, use special-case formulas.
Otherwise, if `y` is between 0 and 8, use special-case formulas.
Otherwise:
Set x = abs(x); remember if x was negative
If x <= 10 and y <= 19:
Load precomputed result from a lookup table
Otherwise:
Set result to 0 (overflow)
If x was negative and y is odd, negate the result
C代码:
#define POW9(x) x * x * x * x * x * x * x * x * x
#define POW10(x) POW9(x) * x
#define POW11(x) POW10(x) * x
#define POW12(x) POW11(x) * x
#define POW13(x) POW12(x) * x
#define POW14(x) POW13(x) * x
#define POW15(x) POW14(x) * x
#define POW16(x) POW15(x) * x
#define POW17(x) POW16(x) * x
#define POW18(x) POW17(x) * x
#define POW19(x) POW18(x) * x
int mypow(int x, unsigned y)
{
static int table[8][11] = {
{POW9(3), POW10(3), POW11(3), POW12(3), POW13(3), POW14(3), POW15(3), POW16(3), POW17(3), POW18(3), POW19(3)},
{POW9(4), POW10(4), POW11(4), POW12(4), POW13(4), POW14(4), POW15(4), 0, 0, 0, 0},
{POW9(5), POW10(5), POW11(5), POW12(5), POW13(5), 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{POW9(6), POW10(6), POW11(6), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{POW9(7), POW10(7), POW11(7), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{POW9(8), POW10(8), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{POW9(9), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{POW9(10), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}
};
int is_neg;
int r;
switch (x)
{
case 0:
return y == 0 ? 1 : 0;
case 1:
return 1;
case -1:
return y % 2 == 0 ? 1 : -1;
case 2:
return 1 << y;
case -2:
return (y % 2 == 0 ? 1 : -1) << y;
default:
switch (y)
{
case 0:
return 1;
case 1:
return x;
case 2:
return x * x;
case 3:
return x * x * x;
case 4:
r = x * x;
return r * r;
case 5:
r = x * x;
return r * r * x;
case 6:
r = x * x;
return r * r * r;
case 7:
r = x * x;
return r * r * r * x;
case 8:
r = x * x;
r = r * r;
return r * r;
default:
is_neg = x < 0;
if (is_neg)
x = -x;
if (x <= 10 && y <= 19)
r = table[x - 3][y - 9];
else
r = 0;
if (is_neg && y % 2 == 1)
r = -r;
return r;
}
}
}
如果您在编译时知道指数(并且它是一个整数),您可以使用模板展开循环。这可以更有效,但我想在这里演示基本原则:
#include <iostream>
template<unsigned long N>
unsigned long inline exp_unroll(unsigned base) {
return base * exp_unroll<N-1>(base);
}
我们使用模板特化来终止递归:
template<>
unsigned long inline exp_unroll<1>(unsigned base) {
return base;
}
指数需要在运行时已知,
int main(int argc, char * argv[]) {
std::cout << argv[1] <<"**5= " << exp_unroll<5>(atoi(argv[1])) << ;std::endl;
}
int pow(int const x, unsigned const e) noexcept
{
return !e ? 1 : 1 == e ? x : (e % 2 ? x : 1) * pow(x * x, e / 2);
//return !e ? 1 : 1 == e ? x : (((x ^ 1) & -(e % 2)) ^ 1) * pow(x * x, e / 2);
}
是的,它是递归的,但是一个好的优化编译器会优化递归。
我的情况有点不同,我试图用一种力量创造一个面具,但我想无论如何我都要分享我找到的解决方案。
显然,它只适用于2的幂。
Mask1 = 1 << (Exponent - 1);
Mask2 = Mask1 - 1;
return Mask1 + Mask2;