1、递归
我们最简单的思路就是使用递归,每次就让x乘上Pow(x, n-1)的值。但是这样做的缺点在于递归时间过长会导致超时,因此我们可以使用快速幂进行优化。
快速幂的思想在于我们在求x的N次幂时,不使用 x ∗ x N − 1 x*x^{N-1} x∗xN−1,而是使用 x N / 2 ∗ x N / 2 x^{N/2}*x^{N/2} xN/2∗xN/2从而减少递归次数至 O ( l o g N ) O(logN) O(logN)。
class Solution {
public:
double quickMul(double x, long long N) {
if (N == 0) {
return 1.0;
}
double y = quickMul(x, N / 2);
return N % 2 == 0 ? y * y : y * y * x;
}
double myPow(double x, int n) {
long long N = n;
return N >= 0 ? quickMul(x, N) : 1.0 / quickMul(x, -N);
}
};
2、迭代
我们可以将 x n x^n xn拆成多个 x 2 k x^{2^k} x2k项之和,例如 x 7 7 = x 1 ∗ x 4 ∗ x 8 ∗ x 64 x^77=x^1*x^4*x^8*x^{64} x77=x1∗x4∗x8∗x64,而77的二进制表示恰好为 1001101 1001101 1001101,其中二进制上每个1的位置表示了有哪些 x 2 k x^{2^k} x2k需要相加,我们可以基于这一特点来设计迭代过程。
class Solution {
public:
double quickMul(double x, long long N) {
double ans = 1.0;
// 贡献的初始值为 x
double x_contribute = x;
// 在对 N 进行二进制拆分的同时计算答案
while (N > 0) {
if (N % 2 == 1) {
// 如果 N 二进制表示的最低位为 1,那么需要计入贡献
ans *= x_contribute;
}
// 将贡献不断地平方
x_contribute *= x_contribute;
// 舍弃 N 二进制表示的最低位,这样我们每次只要判断最低位即可
N /= 2;
}
return ans;
}
double myPow(double x, int n) {
long long N = n;
return N >= 0 ? quickMul(x, N) : 1.0 / quickMul(x, -N);
}
};