怎么快速计算乘法_python

资料来源：网络整理时间：2023/3/9 2:56:51 共计：3574 浏览

怎么快速计算乘法？

计算乘方是有快速算法的，并不是一个一个蛮力乘上去的。比如想算2^10000，计算机先算2^5000，再算一次平方，即两个数的乘法。而为了计算2^5000，计算机会先算2^2500再算一次平方。这个算法叫快速幂算法，对于2^N的计算，如果认为每次乘法的时间复杂度是O(1)的话，那整体的时间复杂度只有O(logN)级别。

一般来说，为了实现快速幂算法，首先把指数做二进制表示，比如你要算A的23次方，可以把23分解为16+4+2+1。然后计算B=A^2，C=B^2=A^4，D=(C^2)^2=A^16。最终结果为ABCD相乘。

但这里乘法的复杂度并不是O(1)，因为它是无限精度的，也就是所谓的大数乘法。大数乘法也有很多算法，最朴素的，类似手算的方法，复杂度是O(N^2)，其他一些方法有分治法，复杂度O(N^1.58)，FFT方法，复杂度O(N logN loglogN)等。快速幂的O(logN)次大数乘法中，最复杂的只有最后一次，也就是2^5000的那次，前面的复杂度几何级数衰减，所以整体复杂度也就是最后一次计算的复杂度。如果你用FFT方法的话，复杂度也就是比线性多了一点点，一般计算机上随便算算就出来了。

CPU没有全速运行是因为这个程序只用了1个核心在做计算，而你显示的是总的使用率，所以大概会保持在四分之一的水平。

是否用到了移位操作涉及Python大数运算的具体设计，我不是很懂就不多讲了。但原理上讲也是很有可能的，如果用比特串存储大数的话，那么计算2^N只需要在数组的第N位设置一个1，其余设置为0即可，那么转换到十进制是这段代码中最消耗计算量的部分。

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