WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте

Целочисленный квадратный корень (isqrt) натурального числа n — это положительное число m, которое равно наибольшему целому числу, меньшему либо равному квадратному корню из n,

Например, поскольку и .

Алгоритм

Одним из путей вычисления и — использование метода Ньютона для поиска решения уравнения , используя итеративную формулу[1][2]

Последовательность сходится квадратично к при [3]. Можно доказать, что если выбрано в качестве начального значения, можно останавливаться, как только

,

чтобы обеспечить, что

Использование только целочисленного деления

Для вычисления для очень больших целых чисел n можно использовать частное деления с остатком при обоих операциях деления. Преимуществом является использование только целых чисел для каждого промежуточного значения, что освобождает от использования представления чисел в виде чисел с плавающей запятой. Это эквивалентно использованию итеративной формулы

Основываясь на факте, что

можно показать, что последовательность достигает за конечное число итераций [4].

Однако не обязательно будет неподвижной точкой итеративной формулы, приведённой выше. Можно показать, что будет неподвижной точкой тогда и только тогда, когда не является полным квадратом. Если является полным квадратом, последовательность не сходится, а переходит в цикл длины два, поочерёдно меняя и . Для прекращения работы достаточно проверить, что либо последовательность сходится (повторение предыдущего значения), либо что следующее значение ровно на единицу больше текущего, в последнем случае новое значение отбрасывается.

Используя битовые операции

Если * означает умножение, << означает сдвиг влево, а >> — логический сдвиг вправо, рекурсивный алгоритм поиска целочисленного квадратного корня из любого натурального числа следующий:

function integerSqrt(n):
    if n < 0:
        error "integerSqrt работает только с неотрицательным входом"
    else if n < 2:
        return n
    else:
        smallCandidate = integerSqrt(n >> 2) << 1
        largeCandidate = smallCandidate + 1
        if largeCandidate*largeCandidate > n:
            return smallCandidate
        else:
            return largeCandidate

Или итерации вместо рекурсии:

function integerSqrt(n):
    if n < 0:
        error "integerSqrt работает только с неотрицательным входом"     
    # Находим наибольший сдвиг.
    shift = 2
    nShifted = n >> shift
    while nShifted ≠ 0 and nShifted ≠ n:
        shift = shift + 2
        nShifted = n >> shift
    shift = shift - 2
    
    # Находим цифры результата.
    result = 0
    while shift ≥ 0:
        result = result << 1
        candidateResult = result + 1
        if candidateResult*candidateResult ≤ n >> shift:
            result = candidateResult
        shift = shift - 2
   
    return result

Расчётная область

Хотя является иррациональным числом для большинства значений , последовательность содержит только рациональные члены, если рационально. Таким образом, используя этот метод, нет необходимости выходить за пределы поля рациональных чисел, чтобы вычислить , что имеет некоторое теоретическое преимущество.

Критерий остановки

Можно показать, что является наибольшим числом для критерия остановки

,

который обеспечивает, что в вышеприведённом алгоритме.

В приложениях, использующих отличные от рациональных чисел форматы (например, плавающую запятую), константу остановки следует выбрать меньшей единицы, чтобы избежать ошибок округления.

См. также

Примечания

  1. Метод называется иногда «вавилонским»
  2. Fred Akalin, Computing the Integer Square Root, 2014
  3. S. G. Johnson, MIT Course 18.335, Square Roots via Newton’s Method, February 4, 2015
  4. Henri Cohen. A Course in Computational Algebraic Number Theory. — Berlin,Heidelberg, New York: Springer, 1996. — Т. 138. — С. 38-49. — (Graduate texts in mathematics). ISBN 3-540-55640-0.

Литература

    Ссылки

    Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

    Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

    Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




    Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

    Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

    2019-2024
    WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии