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快速幂之快速乘法优化

程序员文章站 2024-03-17 08:56:40
...
    **学快速幂之前先来学习一下快速乘法,这样对理解快速幂会有很大的帮助。**

首先,为什么要用快速乘法呢?一看快速乘法,肯定算的比较快的啦。当然,你可能不会这样认为,但是计算机却能更快的计算。
好了,言归正传。快速乘法的本质是利用二进制的性质把一个乘数化成二进制进行操作。快速幂之快速乘法优化
看了这个例子你相信聪明的你已经理解快速乘法的原理了。
那就看一下代码怎么实现的把:

long long q_cheng( long long a, long long b, long long mod ) //快速计算 (a*b) % mod
{
    long long ans = 0;  // 初始化
    while(b)               
    {
        if(b&1)           //与运算,不会的自行学习,此时判断当前位为1执行。
        {
            ans=(ans+a)%mod;   //取模防止数太多溢出
        }
        b>>=1;              //b=b>>1,相当于b=b/2;
        a=(a+a) % mod;         
    }
    return ans;
}

理解完快速乘法,那趁热打铁来看一看快速幂把。
快速幂的原理和快速乘法一样,而快速幂是用快速乘法做了一个优化
快速幂之快速乘法优化
这样看会不会思路清晰一点,每次两个数相乘时用快速乘法。

long long q_pow( long long a, long long b, long long mod ) //快速计算 (a^b) % mod,a为底数,b为指数
{
    long long ans = 1; // 初始化
    while(b)
    {
        if(b & 1)   
        {
            ans = q_chegn( ans, a, mod ); //ans*=a
        }
        b=<<1;                                     //b=b/2;
        a = q_cheng( a, a, mod );         //更新a
    }
    return ans;
}

现在在看一下不用快速乘法以前写的快速幂:

long long modexp(long long a, long long b, int mod)  
{  
    long long res=1;  
    while(b>0)  
    {  
        //a=a%mod;(有时候n的值太大了会超出long long的储存,所以要先取余)  
        if(b&1)//&位运算:判断二进制最后一位是0还是1,&的运算规则为前后都是1的时候才是1;  
            res=res*a%mod;  
        b=b>>1;//相当于除以2;  
        a=a*a%mod;  
    }  
    return res;  
}