[已解决]请问下列代码片段是什么意思

Lynn_oyl

1. while(n) {
   
2.         if(n & 1) res = res * a % MOD;
   
3.         a = a * a % MOD;
   
4.         n >>= 1;
   
5. }

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这段代码我不太理解，有人能帮我讲一讲吗

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陶远航

2023-10-18 20:35:13

这段代码是一个常见的计算幂运算的优化算法，叫做“快速幂”或者“二进制幂”。这个算法的主要目的是为了快速计算 a^n (a的n次方) 的值，同时避免了大数运算中可能出现的溢出问题。

这段代码的工作原理是这样的：

1. while(n)：这是一个循环，只要 n 不为 0，就会一直执行。

2. if(n & 1) res = res * a % MOD;：这里首先检查 n 的二进制表示的最低位是否为 1（也就是 n 是否为奇数）。如果是，那么就把当前的 a 加入到结果 res 中。这里的 % MOD 是为了防止结果过大而溢出。

3. a = a * a % MOD;：无论 n 的当前最低位是否为 1，我们都会把 a 平方，并同样进行取模运算防止溢出。这是因为我们在处理 n 的每一位时，都相当于把 a 的幂次翻倍。

4. n >>= 1;：这是一个右移操作，相当于把 n 除以 2，或者说把 n 的二进制表示向右移动一位。这样我们就可以在下一次循环中处理 n 的下一位。

这个算法的优点是时间复杂度只有 O(log n)，比直接计算 a^n 要快很多。同时，通过取模运算，我们可以在不丢失精度的情况下避免溢出，这在处理大数运算时非常有用。
请注意，本回答来自GPT-4
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陶远航

这段代码是一个常见的计算幂运算的优化算法，叫做“快速幂”或者“二进制幂”。这个算法的主要目的是为了快速计算 a^n (a的n次方) 的值，同时避免了大数运算中可能出现的溢出问题。

这段代码的工作原理是这样的：

1. while(n)：这是一个循环，只要 n 不为 0，就会一直执行。

2. if(n & 1) res = res * a % MOD;：这里首先检查 n 的二进制表示的最低位是否为 1（也就是 n 是否为奇数）。如果是，那么就把当前的 a 加入到结果 res 中。这里的 % MOD 是为了防止结果过大而溢出。

3. a = a * a % MOD;：无论 n 的当前最低位是否为 1，我们都会把 a 平方，并同样进行取模运算防止溢出。这是因为我们在处理 n 的每一位时，都相当于把 a 的幂次翻倍。

4. n >>= 1;：这是一个右移操作，相当于把 n 除以 2，或者说把 n 的二进制表示向右移动一位。这样我们就可以在下一次循环中处理 n 的下一位。

这个算法的优点是时间复杂度只有 O(log n)，比直接计算 a^n 要快很多。同时，通过取模运算，我们可以在不丢失精度的情况下避免溢出，这在处理大数运算时非常有用。
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isdkz

这段代码是一个用于计算指数幂的快速幂算法。下面是代码的解释：

1.  while(n) ：当n不为0时，执行循环。这个循环的目的是将n逐渐右移，直到n为0为止。

2.  if(n & 1) ：检查n的最低位是否为1。这里使用位运算的与操作符"&"来判断，如果n的最低位为1，则条件成立。

3.  res = res * a % MOD ：如果n的最低位为1，将res乘以a并对MOD取模，然后将结果赋值给res。这一步实际上是计算res乘以a的余数。

4.  a = a * a % MOD ：无论n的最低位是否为1，都将a平方并对MOD取模，然后将结果赋值给a。这一步实际上是计算a的平方的余数。

5.  n >>= 1 ：将n右移一位，相当于将n除以2。

通过以上步骤，循环将不断进行，直到n为0。在每次循环中，如果n的最低位为1，就将res乘以a的余数，然后将a更新为a的平方的余数。这样就可以快速计算出a的n次方的余数，其中MOD是一个取模数，用于避免计算结果过大。

Mike_python小

代码介绍：

这段代码是快速幂算法的实现，实现的功能是求解 $a^n$ 对某个模数 $MOD$ 取模的值。

代码解析：

该算法通过将指数 $n$ 转化成二进制的形式加以处理，可以使乘法次数从 $O(n)$ 优化到 $O(logn)$，大大减少了计算时间。具体的实现方法如下：

1. 用变量 $res$ 存储累乘的结果，初始值设为 $1$；
2. 使用变量 $a$ 存储底数 $a$ 除以 $MOD$ 取余后的值；
3. 当指数 $n$ 不为 $0$ 时进行循环：
   1. 如果当前的 $n$ 是奇数，将结果变量 $res$ 更新为 $res$ 乘上底数 $a$ 对 $MOD$ 取模的值；
   2. 将底数 $a$ 更新为 $a$ 的平方对 $MOD$ 取模的值；
   3. 将指数 $n$ 右移一位，相当于将二进制表示下的 $n$ 去掉最低位；
4. 循环结束后，返回变量 $res$，即为计算出的 $a^n$ 对 $MOD$ 取模的值。

该算法的时间复杂度为 $O(logn)$。

参考资料：

[快速幂算法](https://oi-wiki.org/math/quick-pow/)

球一个最佳答案谢谢啦！这对我非常重要！