sqrt函数的实现

原文：http://blog.csdn.net/legend050709/article/details/39394381

sqrt算法实现：

（一）int sqrt1(int n);
求取整数x的平方根，向下取整；

（0）步骤：

1.先求出范围；然后排序
2.然后二分查找；

（1）方法一:O(n)

for(int i=0;i*i<n;i++);
i=i-1;

（2）方法二:二分查找，O(lgn)

1)范围已经确定，即0~n,并且0~n之间的数据有序；
2）二分查找：

int sqrt1(int n){
 int left=0;
 int right=n;
 int mid;
 int last;
 while(left<=right){//应该找出mid*mid<=n的最后一个数
  mid=(right-left)/2+left;

if(mid*mid<=n){//寻找最后一个数，所以不断压缩左边，即left=mid+1
   last=mid;
   left=mid+1;
  }else{
   right=mid-1;
  }
 }
return last;
}

（3）方法三：O(lg(2分之根号n))+lg(根号n)

1）先确定范围；O(lg(2分支根号n))

for(int i=n;i*i>n;i=i/2);
j=2*i;

循环结束时，i*i<=n<(2i)*(2i)即i^2<=n<4i^2
然后只需要在i~2i之间寻找一个最大的数k,是的k^2<=n。

2）二分查找：

int left=i,right=j;

while(left<=right){//应该找出mid*mid<=n的最后一个数
  mid=(right-left)/2+left;

if(mid*mid<=n){//寻找最后一个数，所以不断压缩左边，即left=mid+1
   last=mid;
   left=mid+1;
  }else{
   right=mid-1;
  }
 }
return last;

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（二）float sqrt(float x)库函数的实现：
（1）二分法：

const float eps=0.000001; // eps的值可能影响最后计算精度，甚至导致无限循环
// 二分法，注意区分x的取值区间
float SqrtByBisection(float x)
{
 if(x<0) // 负数
  return x;
 if(x<=eps) // 正数0
  return 0.0f;
 if(fabs(x-1)<=eps) // 正数1
  return 1.0f;
 float left, right;
 float mid;
 if(x>eps&&x<1.0f-eps) // (0,1)区间
 {
  left=x;
  right=1.0f;
 } 
 else
 {
  left=1.0f;
  right=x;
 }  
 while(right-left>eps) // （1，）区间
 {
  mid=(left+right)/2;
  if(mid*mid>x+eps)
   right=mid;
  else if(mid*mid<x-eps)
   left=mid;
  else
   return mid;
 } 
 return mid;
}

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（2）牛顿迭代算法：

1）示例图如下：
图一，图二：

2）代码实现：

// 牛顿迭代法
const float eps=0.000001; // eps的值可能影响最后计算精度，甚至导致无限循环
float SqrtByNewton(float x)
{
 float val=x;
 float last;
 while(fabs(val-last)>eps)
 {
  last=val;
  val=(val+x/val)/2;
 }
 return val;
}

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（3）性能最好：比标准库函数快4倍；（不需要理解，了解即可）

float InvSqrt(float x)
{
 float xhalf = 0.5f*x;
 int i = *(int*)&x; // get bits for floating VALUE 
 i = 0x5f375a86- (i>>1); // gives initial guess y0
 x = *(float*)&i; // convert bits BACK to float
 x = x*(1.5f-xhalf*x*x); // Newton step, repeating increases accuracy
 x = x*(1.5f-xhalf*x*x); // Newton step, repeating increases accuracy
 x = x*(1.5f-xhalf*x*x); // Newton step, repeating increases accuracy

return 1/x;
}