力扣69. x 的平方根(二分查找、牛顿法)
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2022-06-17 19:21:58
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力扣69. x 的平方根
https://leetcode-cn.com/problems/sqrtx/
实现 int sqrt(int x) 函数。
计算并返回 x 的平方根,其中 x 是非负整数。
由于返回类型是整数,结果只保留整数的部分,小数部分将被舍去。
示例 1:
输入: 4
输出: 2
示例 2:
输入: 8
输出: 2
说明: 8 的平方根是 2.82842...,
由于返回类型是整数,小数部分将被舍去。
方法:二分查找、牛顿法
1、二分查找
复杂度分析:
时间复杂度:O(logN),二分法的时间复杂度是对数级别的。
空间复杂度:O(1),使用了常数个数的辅助空间用于存储和比较。
#include "stdafx.h"
class Solution
{
public:
int mySqrt(int x)
{
//为了照顾到 0 把左边界设置为 0
int low = 0;
//为了照顾到 1 把右边界设置为 x / 2 + 1
int high = x / 2 + 1;
while (low < high)
{
//注意:这里一定取右中位数,如果取左中位数,代码可能会进入死循环
//long long mid = low + (high - low + 1) / 2;右移1实现除2,位运算,快速
//long long mid,设置成int的话,针对大整型测试用例通不过
long long mid = (low + (high - low + 1))>>1;
if (x == mid*mid)
{
return mid;
}
else if (x >= mid*mid)
{
low = mid;
}
else
{
high = mid - 1;
}
}
return low;
}
};
int main()
{
Solution s;
auto result = s.mySqrt(1);
return 0;
}
2、牛顿法
复杂度分析
-
时间复杂度:O(logN),此方法是二次收敛的。
-
空间复杂度:O(1)。
思路
计算平方根,最好和使用最多的方法是牛顿法,这里使用不带种子修剪版本的牛顿法简化此问题。
不讨论其数学证明,直接使用牛顿法结论。
如果 x0=x,则收敛到 sqrt{x}。
最后当误差小于 1 时结束迭代。
3、性能比较
由比较每种方法在同一范围下的迭代次数可知,牛顿法的性能最好。
蓝:二分查找 橙:牛顿法 绿:对数表 红:递归+位操作
上图来自力扣官方解答:https://leetcode-cn.com/problems/sqrtx/solution/x-de-ping-fang-gen-by-leetcode/
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