平方根时获得精确答案(非近似)的最快算法

时间:2011-02-18 16:08:53

标签: algorithm math square-root

很抱歉标题不清楚,但我不知道如何正确说明(随时编辑),所以我举个例子:

sqrt(108)~10.39 ...但我希望它像这个sqrt(108)= 6 * sqrt(3)所以它意味着扩展为两个数字

这就是我的算法

i = floor(sqrt(number))                  //just in case, floor returns lowest integer value :)
while (i > 0)                            //in given example number 108
  if (number mod (i*i) == 0)
    first = i                            //in given example first is 6
    second = number / (i*i)              //in given example second is 3
    i = 0
  i--

也许你知道更好的算法?

如果重要,我将使用PHP,当然我会使用适当的语法

3 个答案:

答案 0 :(得分:3)

没有快速算法。它要求您找到所有平方因子。这至少需要一些因素化。

但是你可以通过相当多的速度加快你的方法。首先,您只需要找到直到n的立方根的素因子,然后使用Fastest way to determine if an integer's square root is an integer的建议测试n本身是否是完美的正方形。

接下来加速,从底层因素起作用。每当你找到一个素数因子时,重复除以它,累积出正方形。当你减小n的大小时,减少你要去的限制。这样您就可以利用这样一个事实:大多数数字都可以被一些小数字整除,从而可以快速减少您想要的数字大小,并且可以让您更快地切断搜索。

接下来的性能提升,开始变得更聪明,你在哪个数字上进行试验。例如特殊情况2,然后只测试奇数。你刚刚再次将算法的速度提高了一倍。

但请注意,即使有了所有这些加速,你也只是获得了更有效的蛮力。它仍然是蛮力,但仍然不会很快。 (虽然它通常比你目前的想法快得多,但是要快得多。)

这是一些明确的伪代码。

integer_sqrt = 1
remainder = 1

# First we special case 2.
while 0 == number % 4:
    integer_sqrt *= 2
    number /= 4

if 0 == number / 2:
    number /= 2
    remainder *= 2

# Now we run through the odd numbers up to the cube root.
# Note that beyond the cube root there is no way to factor this into
#    prime * prime * product_of_bigger_factors
limit = floor(cube_root(number + 1))
i = 3
while i <= limit:
    if 0 == number % i:
        while 0 == number % (i*i):
            integer_sqrt *= i
            number /= i*i
        if 0 == number % (i*i):
            number /= i
            remainder *= i
        limit = floor(cube_root(number + 1))
    i += 2

# And finally check whether we landed on the square of a prime.

possible_sqrt = floor(sqrt(number + 1))
if number == possible_sqrt * possible_sqrt:
    integer_sqrt *= possible_sqrt
else:
    remainder *= number

# And the answer is now integer_sqrt * sqrt(remainder)

请注意,各种+ 1是为了避免浮点数不精确的问题。

运行2700算法的所有步骤,会发生以下情况:

number = 2700
integer_sqrt = 1
remainder = 1

enter while loop
    number is divisible by 4
        integer_sqrt *= 2 # now 2
        number /= 4 # now 675

    number is not divisible by 4
        exit while loop

number is not divisible by 2

limit = floor(cube_root(number + 1)) # now 8
i = 3
enter while loop
    i < =limit # 3 < 8
        enter while loop
            number is divisible by i*i # 9 divides 675
                integer_sqrt *= 3 # now 6
                number /= 9 # now 75

            number is not divisible by i*i # 9 does not divide 75
                exit while loop

        i divides number # 3 divides 75
            number /= 3 # now 25
            remainder *= 3 # now 3

        limit = floor(cube_root(number + 1)) # now 2

    i += 2 # now 5

    i is not <= limit # 5 > 2
        exit while loop

possible_sqrt = floor(sqrt(number + 1)) # 5

number == possible_sqrt * possible_sqrt # 25 = 5 * 5
    integer_sqrt *= possible_sqrt # now 30

# and now answer is integer_sqrt * sqrt(remainder) ie 30 * sqrt(3)

答案 1 :(得分:2)

答案 2 :(得分:0)

  1. 按递增顺序列出所有素数除数,例如2700 = 2 * 2 * 3 * 3 * 3 * 5 * 5。这是最慢的步骤,需要sqrt(N)操作。
  2. 创建累加器(从1开始)。扫描此列表。对于每对数字,将累加器乘以(其中之一)。所以在扫描上面的列表后,你会得到2 * 3 * 5。
  3. 累加器是你的乘数。其余的仍然是平方根。