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。
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。
方法一:袖珍计算器算法
「袖珍计算器算法」是一种用指数函数 \expexp 和对数函数 \lnln 代替平方根函数的方法。我们通过有限的可以使用的数学函数,得到我们想要计算的结果。
注意: 由于计算机无法存储浮点数的精确值(浮点数的存储方法可以参考 IEEE 754,这里不再赘述),而指数函数和对数函数的参数和返回值均为浮点数,因此运算过程中会存在误差。
因此在得到结果的整数部分ans 后,我们应当找出 ans 与 ans+1 中哪一个是真正的答案。
public class Solution {
public int MySqrt(int x) {
if (x == 0) {
return 0;
}
int ans = (int) Math.Exp(0.5 * Math.Log(x));
return (long) (ans + 1) * (ans + 1) <= x ? ans + 1 : ans;
}
}
二分
方法二:二分查找
由于 xx 平方根的整数部分ans 是满足 k^2 ≤ x 的最大 k 值,因此我们可以对 k 进行二分查找,从而得到答案。
二分查找的下界为 0,上界可以粗略地设定为 x。在二分查找的每一步中,我们只需要比较中间元素 mid 的平方与 x 的大小关系,并通过比较的结果调整上下界的范围。由于我们所有的运算都是整数运算,不会存在误差,因此在得到最终的答案 ans 后,也就不需要再去尝试 ans+1 了。
public class Solution {
public int MySqrt(int x) {
int l = 0, r = x, ans = -1;
while (l <= r) {
int mid = l + (r - l) / 2;
if ((long) mid * mid <= x) {
ans = mid;
l = mid + 1;
} else {
r = mid - 1;
}
}
return ans;
}
}