http://baike.baidu.com/view/4533005.htm
常规求幂
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| int pow1( int a, int b ) { int r = 1; while ( b-- ) r *= a; return r; } |
二分求幂(一般)
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| int pow2( int a, int b ) { int r = 1, base = a; while ( b != 0 ) { if ( b % 2 ) r *= base; base *= base; b /= 2; } return r; } |
快速求幂(位操作)
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| int pow3( int a, int b ) { int r = 1, base = a; while ( b != 0 ) { if ( b & 1 ) r *= base; base *= base; b >>= 1; } return r; } |
递归版本快速幂
int power(int a,int b){
6: if(b==1)return a;
7: int tpans=power(a,b>>1);
8: return tpans*tpans*((b&1)?a:1);
9: }
快速求幂(更高效率的位运算法)
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| int pow4( int x, int n) { int result; if (n == 0) return 1; else { while ((n & 1) == 0) { n >>= 1; x *= x; } } result = x; n >>= 1; while (n != 0) { x *= x; if ((n & 1) != 0) result *= x; n >>= 1; } return result; } |
int PowerMod(int a, int b, int c) { int ans = 1; a = a % c; while(b>0) { if(b % 2 = = 1) ans = (ans * a) % c; b = b/2; a = (a * a) % c; } return ans; }
本算法的时间复杂度为O(logb),能在几乎所有的程序设计(竞赛)过程中通过,是目前最常用的算法之一。
快速幂取模算法
在Miller Rabbin测试素数,就用到了快速幂取模的思想。这里总结下。
求a^b%c(这就是著名的RSA公钥的加密方法),当a,b很大时,直接求解这个问题不太可能
求a^b%c(这就是著名的RSA公钥的加密方法),当a,b很大时,直接求解这个问题不太可能
算法1:利用公式a*b%c=((a%c)*b)%c,这样每一步都进行这种处理,这就解决了a^b可能太大存不下的问题,但这个算法的时间复杂度依然没有得到优化
- int modexp_simple(int a,int b,int n)
- {
- int ret = 1;
- while (b--)
- {
- ret = a * ret % n;
- }
- return ret;
- }
算法2:另一种算法利用了二分的思想,可以达到O(logn)。
可以把b按二进制展开为:b = p(n)*2^n + p(n-1)*2^(n-1) +…+ p(1)*2 + p(0)
其中p(i) (0<=i<=n)为 0 或 1
这样 a^b = a^ (p(n)*2^n + p(n-1)*2^(n-1) +...+ p(1)*2 + p(0))
= a^(p(n)*2^n) * a^(p(n-1)*2^(n-1)) *...* a^(p(1)*2) * a^p(0)
对于p(i)=0的情况, a^(p(i) * 2^(i-1) ) = a^0 = 1,不用处理
我们要考虑的仅仅是p(i)=1的情况
化简:a^(2^i) = a^(2^(i-1) * 2) = ( a^( p(i) * 2^(i-1) ) )^2(这里很重要!!具体请参阅秦九韶算法:http://baike.baidu.com/view/1431260.htm)
非递归优化
- int modexp(int a,int b,int n)
- {
- int ret=1;
- int tmp=a;
- while(b)
- {
- //基数存在
- if(b&0x1) ret=ret*tmp%n;
- tmp=tmp*tmp%n;
- b>>=1;
- }
- return ret;
- }
- int modexp_recursion(int a,int b,int n)
- {
- int t = 1;
- if (b == 0)
- return 1;
- if (b == 1)
- return a%n;
- t = modexp_recursion(a, b>>1, n);
- t = t*t % n;
- if (b&0x1)
- {
- t = t*a % n;
- }
- return t;
- }