两数相除
题目描述:
给定两个整数,被除数 dividend 和除数 divisor。将两数相除,要求不使用乘法、除法和 mod 运算符。
返回被除数 dividend 除以除数 divisor 得到的商。
示例 1:
输入: dividend = 10, divisor = 3
输出: 3
示例 2:
输入: dividend = 7, divisor = -3
输出: -2
说明:
被除数和除数均为 32 位有符号整数。
除数不为 0。
假设我们的环境只能存储 32 位有符号整数,其数值范围是 [−231, 231 − 1]。本题中,如果除法结果溢出,则返回 231 − 1。
题目分析:
不使用乘法,除法,mod运算,剩下的方法就是 减法和位运算
减法(理解起来简单,但是有点麻烦,运行起来时间会很长):
1,剔除会溢出的两种特殊赋值情况
if(dividend ==0)
return 0;
if(dividend == Integer.MIN_VALUE && divisor == -1)
return Integer.MAX_VALUE;
if(dividend == Integer.MIN_VALUE && divisor == 1)
return Integer.MIN_VALUE;
2, 用 flag 记录最后结果的正负
if(dividend>0 && divisor>0)
flag = 1;
if(dividend <0 && divisor<0)
{
flag = 1;
dividend = -dividend;
divisor = -divisor;
}
if(dividend >0 && divisor <0)
{
flag = 0;
divisor = -divisor;
}
if(dividend <0 && divisor>0)
{
flag = 0;
dividend = -dividend;
}
3,用减法计算然后,用 sum 计数共减了多少次
4,根据 flag 的值 输出最后的结果
位运算(理解较难,但是运行速度很快)
1, 位移,左移1相当于乘2,右移1相当于乘2
2, 把dividend(被除数)先除以2^n,n 最初为31,不断减少n 试探,当满足diviend/2^n>=divisor 时,表示我们找到了一个足够大
的数,这个数divisor是不大于diviend的,所以就可以减去2^n个divisor,以此类推
例如:
我们可以以100/3为例
2^n是1,2,4,8...2^31这种数,当n为31时,这个数特别大,100/2^n是一个很小的数,肯定是小于3的,
所以循环下来,当n=5时,100/32=3, 刚好是大于等于3的,这时我们将100-32*3=4,也就是减去了32个3,
接下来我们再处理4,同样手法可以再减去一个3,所以一共是减去了33个3,所以商就是33
3, 处理一些特殊的数,比如divisor是不能为0的,Integer,MIN_VALUE和 Integer.MAX_VALUE
代码展示(已验证):
// leetcode-java
class Solution {
public int divide(int dividend, int divisor)
{
// 无法解决一些特殊值,而且在正负数转换上的溢出也无法解决,只能用特殊情况解决问题,而且方法会超时
// 减法,加入特殊情况修改后,运行就没什么问题了,但是会超时
// if(dividend ==0)
// return 0;
// int flag=0,num=0;
// if(dividend == Integer.MIN_VALUE && divisor == -1)
// return Integer.MAX_VALUE;
// if(dividend == Integer.MIN_VALUE && divisor == 1)
// return Integer.MIN_VALUE;
// if(dividend>0 && divisor>0)
// flag = 1;
// if(dividend <0 && divisor<0)
// {
// flag = 1;
// dividend = -dividend;
// divisor = -divisor;
// }
// if(dividend >0 && divisor <0)
// {
// flag = 0;
// divisor = -divisor;
// }
// if(dividend <0 && divisor>0)
// {
// flag = 0;
// dividend = -dividend;
// }
// while(dividend>0)
// {
// dividend -= divisor;
// if(dividend >= 0)
// {
// num++;
// if(flag>0)
// {
// if(num == 1L<<32-1 && dividend > divisor)
// return num;
// }
// else if(num == 1L<<32-1 && (dividend>divisor+divisor))
// return -(num+1);
// }
// }
// if(flag>0)
// return num;
// else
// return -num;
if(dividend == 0)
return 0;
if(dividend == Integer.MIN_VALUE && divisor == -1)
return Integer.MAX_VALUE;
boolean negative;
negative = (dividend ^ divisor)<0;//用异或来计算是否符号相异
long t = Math.abs((long) dividend); //转成正数运算
long d = Math.abs((long) divisor);
int result = 0;
for(int i=31;i>=0;i--)
if((t>>i)>=d){ //找出足够大的数2^n*divisor
result +=1<<i; //将结果加上 2^n
t-=d<<i; //将除数减去2^n*divisor
}
return (negative ? -result:result); //符号相异取反
}
}
泡泡:
对于这个题来说,减法到时没什么特别的,主要还是位运算的算法,比较有用,因为计算机对位运算的处理很快,
所以对于很多位运算解决的问题在速度上都快,
重要的是本题中用 2的n次方,来进行除数个数计算的方法,很巧妙,不仅考验思想,还有对位运算的使用