sqrt函数模拟实现的两种方法

news2024/10/5 20:25:02

起因:在leetcode刷题时,有一道题目考察了有关sqrt的原理的题目,当时就去查了网上的文章,结果发现,一开始的时候看的很懵,最后也是搞定了两种方法,今天我就以最简单的方式写下这两种方式的思路讲解,尽力让第一次接触qsrt的同志们看的明白。

目录

二分查找法 

牛顿迭代法


二分查找法

有关这个函数的使用我就不再赘述了,sqrt函数就是求一个数的开平方。我们把重点放在如何实现一个自己的my_sqrt函数。

我们假设要求a的开平方,令x^2=a,这一步应该没有难度吧。然后我们来分析,根号a的值是一定小于a的,这很明了。那么根号a的值一定能在1~a这个区间找到,比如根号2的值是1.414,存在于1~2之间。

那么我们接下来只需要在1~a这个区间找到一个值的平方等于(或者趋近a),那么这个值就是根号a的结果了。那为什么会有趋近a呢?因为我们要处理的这一组数据(1~a)是浮点数,而浮点数在内存中的存储不能精准的存储起来,当我们找的时候,很可能找不到一个值的平方与a相等,但是很接近a。

那么了解原理之后,我们来说一下什么会用到二分查找呢?

当然我们可以使用暴力求解的方法来找那个值,这就需要我们遍历1~a,时间复杂度就是O(n),效率有点低,此时就有人说使用二分查找啊!

对的二分查找的时间复杂度是很低的O(logn),这就大大的提高了算法的效率。

OK家人们!我们接下来上代码!!

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>

#define EPSL 1e-10
//sqrt的模拟实现--二分法

double my_sqrt(int a)
{
	double left = 0.0;

	//对于一个数开根号,肯定小于这个数+1再/2。以此来缩短查询时间!!
	double right = ((double)a + 1.0) / 2.0;
	if (a < 0)
	{
		printf("请输入正确的值!\n");
		exit(-1);
	}

	if (a < 2)
		return (double)a;

	//由于浮点数在计算机中的存储方式,浮点数不能直接比较大小,而选择比较误差的方式
	while (right - left > EPSL)
	{
		double mid = (left + right) / 2.0;

		//这里之所以不写成mid*mid == (double)a,是考虑到int*int可能会照成溢出现象
		if (mid == (double)a / mid)
			return mid;
		else if (mid > (double)a / mid)
			right = mid;
		else
			left = mid;
	}

	return right;
}

int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);

	double ret = my_sqrt(num);

	printf("%lf\n", ret);

	//printf("%.3lf", sqrt(2));
	return 0;
}

 牛顿迭代法

这个方法是需要一些高数的知识的。但是大家不要怕,我们不在乎它的推导过程不就得了嘛,直接根据结论来写代码,这里稍微解释一下大家就能明白了。

牛顿迭代法是求函数根的一种解法,想了解具体过程的可以去看sqrt函数自实现(牛顿迭代法)_+我一个的博客-CSDN博客_sqrt实现这个博客,很良心。

我就直接给大家结论好了,即x = (x + a / x) / 2;

使用这种方法,迭代个7 8 次就能找到x = 根号a 这个函数的解了。

double SqrtByNewton(double a)
{
	if (a == 0)
		return a;
	//随便给一个值,这个无影响的
	double value = a;

	for (int i = 0; i < 10; ++i)//迭代10次,迭代次数越高,越精准
	{
		value = (value + a / value) / 2.0;
	}

	return value;
}

以上就是my_sqrt函数的讲解了。

当然关于sqrt函数的实现还不止这两种方法,感兴趣的同志可以去搜一下,但是可能会看不懂,我是看不懂的,哈哈

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