算法8.分治算法计算a^n

设a为一给定实数,设计一个分治算法,用于计算an (n为自然数),并分析其计算时间复杂度,要求该算法的计算效率高于蛮力算法。
1. 算法设计思路

    1.当n为偶数的时候,an可以分治为(a^2/n)*(a^2/n)
    2.当n为奇数的时候,an可以分治为(a^2/n)*(a^2/n)*a
    3.当n=1a^n=a;
    4.当n=0a^n=1;
  1. 算法实现的伪代码
    功能描述:利用递归和分治求a^n
    输入:a^n,a,n都为非负整数
    输入:a^n的结果
    int fun(int a,int n){利用递归和分治求a^n,输入a和n
    当n=1,return a;
    当n=0,return 1;
    如果n%2=0,return fun(a,n/2)*fun(a,n/2);
    如果n%2!=0,return fun(a,n/2)*fun(a,n/2)*a
    }

  2. 实现代码

import java.util.*;
public class main {
    static int fun(int a, int n) {// 分治和递归的方法来求解a^n,输入a和n,其中分别表示a^n
        if (n == 0)// 如果n=0,则输出结果为1,
            return 1;
        else if (n == 1) {// 如果n=1,则输出a
            return a;
        } else if (n % 2 == 0)// 如果n为偶数,a^n可以分治为(a^2/n)*(a^2/n),并且递归的调用自己
            return fun(a, n / 2) * fun(a, n / 2);
        else if (n % 2 != 0)// n为奇数的时候,a^n可以分治为(a^2/n)*(a^2/n)*a,并且递归的调用自己
            return fun(a, n / 2) * fun(a, n / 2) * a;
        return a;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("依次输入非负整数a和n,系统会显示a^n");
            int a = in.nextInt();
            int n = in.nextInt();
            int result = fun(a, n);
            System.out.println("a^n=" + result);
        }
    }
}
  1. 算法运行结果及计算时间复杂度分析
    这里写图片描述
    当n为偶数时,若递归运行到基值条件时,有2^k=n,可得,k=log n,
    当n为奇数时,同理得k=log(n-1),故最大的时间复杂度为log n。
  2. 体会
    分治法中,很多问题一般可以取n=2,例如a^2,。从分治法的一般设计模式可以知道,用分治法设计出来的程序一般的都是递归算法,所以,分治法的计算效率通常可以用递归方程来进行分析。

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转载自blog.csdn.net/wsk1103/article/details/54173025