题目
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。
示例 1:
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。
解法一
思路:从1开始增加,直到被求解值,或者溢出
1. 每次计算当前值的平方
2. 使用本次的平方小于上次的平方,作为溢出判断条件
3. 如果是因为相等退出循环则为当前值,其它溢出和大于x的情况都减一
```csharp
// author: suoxd123@126.com
public class Solution {
public int MySqrt(int x) {
int r = 1,sum = 1, sumLast = 1;
while(sum < x)
{
r += 1;
sum = r * r;
if(sum < sumLast)
{//溢出了
break;
}
sumLast = sum;
}
return sum == x? r : r-1;
}
}
```
解法二
思路:基于解法一,修改了溢出的判断方式,不用溢出做条件,而是改用除法代替乘法
1. 即使除了之后等于r,也要继续使得r增加个1,因为整数相除会去除了小数部分
2. 最终结果就是超出部分减一
```csharp
// author: suoxd123@126.com
public class Solution {
public int MySqrt(int x) {
int r = 1;
while(x /r >= r)
{
r += 1;
}
return r-1;
}
}
```
解法三
思路:基于解法二,对查找的速度进行优化,使用二分法进行查找代替一个一个递增的方式。
1. 循环判断(+1)是为了防止死循环开方的计算方法,即由于取整的原因,可能$l+1=r$,因此,mid = l
2. 结束后,mid应该等于l,就是结果,但考虑到进不去循环的情况,即x==1这一个特例,所以做了最后的判断。
```csharp
// author: suoxd123@126.com
public class Solution {
public int MySqrt(int x) {
int l=0,r=x,mid;
while(l+1<r)
{
mid = l + (r-l)/2;
if(x/mid >= mid)
{
l = mid;
}
else
{
r = mid;
}
}
return r==1?r:l;
}
}
```
解法四
思路:基于解法三,将二分法使用牛顿迭代法进行替换,即开方的计算方法,使用线性的斜率进行查找,特点就是距离远的时候很快到附近,距离近的时候慢慢找。
简单解释下牛顿法,相当于使用线性方程去逼近非线性问题的过程,最终的迭代公式为:x(k+1)= x(k) – f(x_k)/f`(x_k),本题目中 f(x)=x^2-N,所以迭代公式为:x(k+1)= 0.5( x(k) + N/x(k) )
1. 由于越来越逼近,当两次迭代差值小于1时,表示最终结果在小于1以内了,如果不放心,可以改更小,比如0.1,或0.01等。
2. 对于求解的值,为了舍弃小数部分,选择更小的值,其整型即为待求解
```csharp
// author: suoxd123@126.com
public class Solution {
public int MySqrt(int x) {
if(x==0) return 0;
double l=1,r=x;
while(Math.Abs(l-r) > 1)
{
r = l;
l = (x/l + l)/2;
}
return (int)Math.Min(l,r);
}
}
```
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