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面试题16. 数值的整数次方

面试题16. 数值的整数次方

作者: 周英杰Anita | 来源:发表于2020-02-26 21:13 被阅读0次

    题目描述:

    实现函数double Power(double base, int exponent),求base的exponent次方。不得使用库函数,同时不需要考虑大数问题。

    示例 1:

    输入: 2.00000, 10
    输出: 1024.00000
    

    示例 2:

    输入: 2.10000, 3
    输出: 9.26100
    

    示例 3:

    输入: 2.00000, -2
    输出: 0.25000
    解释: 2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25
    

    说明:

    -100.0 < x < 100.0
    n 是 32 位有符号整数,其数值范围是 [−231, 231 − 1] 。
    

    Java解法一(时间超限):

    思路:

    需要考虑以下几种情况:
    1、指数为负数(指数取正数计算后,取倒数);
    2、底数未0.0,指数为负数,这种情况就不能按照上面的方法处理,因为除数会变成0.0,这种情况直接返回0.0;
    3、其他直接循环乘法计算;
    

    代码实现:

    class Solution {
        public double myPow(double x, int n) {
            if (equal(x, 0.0) && n < 0)
            {
                return 0.0;
            }
            double ans = 0.0;
            if (n < 0)
            {
                int expont = -n;
                ans = 1.0 / power(x, expont);
            }else{
                ans = power(x, n);
            }
            return ans;
        }
        public double power(double x, int n)
        {
            double result = 1.0;
            for ( int i = 1; i <= n; i++ )
            {
                result *= x;
            }
            return result;
        }
        public boolean equal(double num1, double num2)
        {
            if ((num1 - num2) > -0.0000001 && (num1 - num2) < 0.0000001)
            {
                return true;
            }else{
                return false;
            }
        }
    }
    

    注意:上面定义了一个方法来判断底数是否等于0,为什么不用x ==0的写法?

    是因为在计算机中表示小数(包括float和double类型小数)时,都有误差。
    判断两个小数是否相等,只能判断他们之间的差的绝对值是不是在一个很小的范围内。
    如果两个小数相差很小(比如小于0.0000001),就可以认为他们相等。
    

    Java解法二(递归,部分用例通不过x=2.00000 n=-2147483648):

    解释:

    n & 1是为了判断n是奇数还是偶数
    n >> 1,n 右移一位相当于n/2
    如果n是奇数,例如n =5, 5>>1 = 4;也就是a^5 = a^4* a; 此时n =4,4>>1=2,也就是a^5 =a^2*a^2*a;此时n =2, 2>>1 = 1, a^5 = (a^1* a^1)*(a^1*a^1)*a;此时n= 1, a^1 = a,也就是a^5 = (a* a)*(a*a)*a
    如果n是偶数,例如n = 4,4>>1=2, 也就是a^4 =a^2*a^2,此时n = 2, 2>>1 = 1, 而a^1 = a,也就是
    a^4 = (a* a)*(a*a)
    
    image.png

    代码实现:

    class Solution {
        public double myPow(double x, int n) {
            if (n == 0)
            {
                return 1.0;
            }
            if(n == 1)
            {
                return x;
            }
            if(n < 0)
            {
                x = 1.0 / x;
                n = -n;
            }
            double result = myPow(x, n >>1);
            result *= result;
            if((n & 1) == 1)
            {
                result *= x;
            }
            return result;
        }
    }
    

    来源:力扣(LeetCode)
    链接:https://leetcode-cn.com/problems/shu-zhi-de-zheng-shu-ci-fang-lcof

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