小艾和她女朋友(俄罗斯农民乘法)
问题描述
小艾是产自中国的一个移位寄存器,他最近很苦恼,他和他的同事吵架了,他们无法合作导致无法完成乘法操作,因为他自己只会通过移位完成乘2的乘法和除以2的除法,所以他无法完成复杂乘法。小艾的女朋友又比较笨,死活学不会乘法,小艾的女朋友不愿看他继续消沉下去,决定和小艾来一次说走就走的旅行,他们选择去俄罗斯看冰雪大世界,旅途中,小艾依然心不在焉,一位俄罗斯农民伯伯看出小艾有心事,便自动和小艾聊起了天,得知小艾是因为这点小事苦恼,农民伯伯说他有办法帮助小艾重回巅峰,小艾顿时来了精神,赶忙向农民伯伯请教。农民伯伯点起一支烟,眯着眼睛开始讲解……谁说完成乘法一定要复杂的操作,你和你女朋友就可以完成了,小艾存一个数n,你女朋友存一个数m,如果小艾存的是偶数,则小艾右移一位(除2),你女朋友左移一位(乘2),如果小艾存的是奇数,则小艾先减一再右移一位,将你女朋友保存的值传给累加器兄弟,然后你女朋友左移一位(乘2)。一直重复上述过程,直到小艾等于0。此时累加器中的值就是乘法的结果。
算法描述
举例
算法分析
在整个计算的过程中都是乘以2和除以2的操作,这种操作在计算机中可以直接使用移位计算,效率非常高。因此,这个算法对计算机的整数计算是很有实际意义的!
算法用途
1、用在大数相乘取模的情况,可以防止大数相乘溢出。
2、当我们使用int类型做快速乘运算时就相当于模2^32(假设 int类型是 4位)。
代码实现
// C++
int russian_peasant_multiplication(int n, int m) {int ans = 0;// 保存乘法结果while (n > 0) {if (n & 1) {// 判断奇偶ans += m;}n >>= 1;// n除以2m <<= 1;// m乘以2}return ans;// 返回乘法结果
}
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