sqrt函數的實現


原文:http://blog.csdn.net/legend050709/article/details/39394381

sqrt算法實現:


(一)int sqrt1(int n);
求取整數x的平方根,向下取整;

(0)步驟:

1.先求出范圍;然后排序
2.然后二分查找;

(1)方法一:O(n)

for(int i=0;i*i<n;i++);
i=i-1;

(2)方法二:二分查找,O(lgn)

1)范圍已經確定,即0~n,並且0~n之間的數據有序;
2)二分查找:

int sqrt1(int n){
 int left=0;
 int right=n;
 int mid;
 int last;
 while(left<=right){//應該找出mid*mid<=n的最后一個數
  mid=(right-left)/2+left;

  if(mid*mid<=n){//尋找最后一個數,所以不斷壓縮左邊,即left=mid+1
   last=mid;
   left=mid+1;
  }else{
   right=mid-1;
  }
 }
return last;
}


(3)方法三:O(lg(2分之根號n))+lg(根號n)

1)先確定范圍;O(lg(2分支根號n))

for(int i=n;i*i>n;i=i/2);
j=2*i;

循環結束時,i*i<=n<(2i)*(2i)即i^2<=n<4i^2
然后只需要在i~2i之間尋找一個最大的數k,是的k^2<=n。

2)二分查找:

int left=i,right=j;

while(left<=right){//應該找出mid*mid<=n的最后一個數
  mid=(right-left)/2+left;

  if(mid*mid<=n){//尋找最后一個數,所以不斷壓縮左邊,即left=mid+1
   last=mid;
   left=mid+1;
  }else{
   right=mid-1;
  }
 }
return last;


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(二)float sqrt(float x)庫函數的實現:
(1)二分法:

const float eps=0.000001; // eps的值可能影響最后計算精度,甚至導致無限循環
// 二分法,注意區分x的取值區間
float SqrtByBisection(float x)
{
 if(x<0) // 負數
  return x;
 if(x<=eps) // 正數0
  return 0.0f;
 if(fabs(x-1)<=eps) // 正數1
  return 1.0f;
 float left, right;
 float mid;
 if(x>eps&&x<1.0f-eps) // (0,1)區間
 {
  left=x;
  right=1.0f;
 } 
 else
 {
  left=1.0f;
  right=x;
 }  
 while(right-left>eps) // (1,)區間
 {
  mid=(left+right)/2;
  if(mid*mid>x+eps)
   right=mid;
  else if(mid*mid<x-eps)
   left=mid;
  else
   return mid;
 } 
 return mid;
}

---
(2)牛頓迭代算法:

1)示例圖如下:
圖一,圖二:

2)代碼實現:

// 牛頓迭代法
const float eps=0.000001; // eps的值可能影響最后計算精度,甚至導致無限循環
float SqrtByNewton(float x)
{
 float val=x;
 float last;
 while(fabs(val-last)>eps)
 {
  last=val;
  val=(val+x/val)/2;
 }
 return val;
}


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(3)性能最好:比標准庫函數快4倍;(不需要理解,了解即可)

float InvSqrt(float x)
{
 float xhalf = 0.5f*x;
 int i = *(int*)&x; // get bits for floating VALUE 
 i = 0x5f375a86- (i>>1); // gives initial guess y0
 x = *(float*)&i; // convert bits BACK to float
 x = x*(1.5f-xhalf*x*x); // Newton step, repeating increases accuracy
 x = x*(1.5f-xhalf*x*x); // Newton step, repeating increases accuracy
 x = x*(1.5f-xhalf*x*x); // Newton step, repeating increases accuracy

 return 1/x;
}


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