karatsuba乘法

Karatsuba乘法是一种快速乘法。此算法在1960年由Anatolii Alexeevitch Karatsuba 提出,并于1962年得以发表。[1] 此算法主要用于两个大数相乘。普通乘法的复杂度是n2,而Karatsuba算法的复杂度仅为3nlog3≈3n1.585(log3是以2为底的)[2] 。

算法描述

编辑

步骤简介

Karatsuba算法主要应用于两个大数的相乘,原理是将大数分成两段后变成较小的数位,然后做3次乘法,并附带少量的加法操作和移位操作。
现有两个大数,x,y。
首先将x,y分别拆开成为两部分,可得x1,x0,y1,y0。他们的关系如下:
x = x1 * 10m + x0;
y = y1 * 10m + y0。其中m为正整数,m < n,且x0,y0 小于 10m。
那么 xy = (x1 * 10m + x0)(y1 * 10m +
y0)
=z2 * 102m + z1 * 10m +
z0,其中:
z2 = x1 * y1;
z1 = x1 * y0 + x0 * y1;
z0 = x0 * y0。
此步骤共需4次乘法,但是由Karatsuba改进以后仅需要3次乘法。因为:
z1 = x1 * y0+ x0 * y1
z1 = (x1 + x0) * (y1 + y0) - x1 * y1 - x0 * y0,
故z1 便可以由一次乘法及加减法得到。

实例展示

设x = 12345,y=6789,令m=3。那么有:
12345 = 12 * 1000 + 345;
6789 = 6 * 1000 + 789。
下面计算:
z2 = 12 * 6 = 72;
z0 = 345 * 789 = 272205;
z1 = (12 + 345) * (6 + 789) - z2 - z0 = 11538。
然后我们按照移位公式(xy = z2 * 10 + z1 * 10 + z0)可得:
xy = 72 * 10002 + 11538 * 1000 + 272205 = 83810205。

效率分析

编辑

对于给定的n位大数,算法的复杂度不超过3nlog3 ≈ 3n1.585。

伪代码描述

编辑

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
procedurekaratsuba(num1,num2)
if(num1<10)or(num2<10)
returnnum1*num2
/*calculatesthesizeofthenumbers*/
m=max(size(num1),size(num2))
m2=m/2
high1,low1=split_at(num1,m2)
high2,low2=split_at(num2,m2)
/*3callsmadetonumbersapproximatelyhalfthesize*/
z0=karatsuba(low1,low2)
z1=karatsuba((low1+high1),(low2+high2))
z2=karatsuba(high1,high2)
return(z2*10^(m))+((z1-z2-z0)*10^(m/2))+(z0)

karatsuba乘法的更多相关文章

  1. 大整数算法[11] Karatsuba乘法

    ★ 引子         前面两篇介绍了 Comba 乘法,最后提到当输入的规模很大时,所需的计算时间会急剧增长,因为 Comba 乘法的时间复杂度仍然是 O(n^2).想要打破乘法中 O(n^2) ...

  2. Karatsuba乘法--实现大数相乘

    Karatsuba乘法 Karatsuba乘法是一种快速乘法.此算法在1960年由Anatolii Alexeevitch Karatsuba 提出,并于1962年得以发表.此算法主要用于两个大数相乘 ...

  3. [转]大整数算法[11] Karatsuba乘法

    ★ 引子         前面两篇介绍了 Comba 乘法,最后提到当输入的规模很大时,所需的计算时间会急剧增长,因为 Comba 乘法的时间复杂度仍然是 O(n^2).想要打破乘法中 O(n^2) ...

  4. 优化 Karatsuba 乘法(老物)

    虽然写好了我自己用的a*启发函数但还是有些不尽人意,如果通过数学分析确定不出问题可以工作了的话应该就会发出来了 // Karatsuba 递归式距离推导 // h(x) = f(x) * g(x):/ ...

  5. [MIT6.006] 11. Integer Arithmetic, Karatsuba Multiplication 整型算术,Karatsuba乘法

    很多人不喜欢√2的表达,他们认为它不是一个数. 一.卡塔兰数 Catalan numbers 在数方面上,有个著名的数叫卡塔兰数 Catalan numbers,它是组合数学中一个常在各种计数问题中出 ...

  6. 数据结构与算法 Big O 备忘录与现实

    不论今天的计算机技术变化,新技术的出现,所有都是来自数据结构与算法基础.我们需要温故而知新.        算法.架构.策略.机器学习之间的关系.在过往和技术人员交流时,很多人对算法和架构之间的关系感 ...

  7. 大整数相乘问题总结以及Java实现

    最近在跟coursera上斯坦福大学的算法专项课,其中开篇提到了两个整数相乘的问题,其中最简单的方法就是模拟我们小学的整数乘法,可想而知这不是比较好的算法,这门课可以说非常棒,带领我们不断探索更优的算 ...

  8. 多项式 之 快速傅里叶变换(FFT)/数论变换(NTT)/常用套路【入门】

    原文链接https://www.cnblogs.com/zhouzhendong/p/Fast-Fourier-Transform.html 多项式 之 快速傅里叶变换(FFT)/数论变换(NTT)/ ...

  9. 《python解释器源码剖析》第2章--python中的int对象

    2.0 序 在所有的python内建对象中,整数对象是最简单的对象.从对python对象机制的剖析来看,整数对象是一个非常好的切入点.那么下面就开始剖析整数对象的实现机制 2.1 初识PyLongOb ...

随机推荐

  1. spring security中ajax超时处理

    spring security为我们的系统提供了方便的认证和授权操作.在系统中完成认证和授权后,一般页面页面上大多数是ajax和后台进行操作,那么这个时候可能就会面临session超时,ajax去访问 ...

  2. 面试官问:说说你对Java函数式编程的理解

    常见的面试问题 总结一下,在Java程序员的面试中,经常会被问到类似这样的问题: Java中的函数式接口是什么意思? 注解 @FunctionalInterface 的作用是什么? 实现一个函数式接口 ...

  3. Nginx(一):初识Nginx

    一.什么是Nginx? Nginx 是异步框架的Web服务器,也可以用作反向代理.负载平衡器和HTTP缓存.选择Nginx的一些优点:可以高并发连接.内存消耗少.成本低廉.配置文件简单.节省带宽.稳定 ...

  4. [CSP-S 2021] 廊桥分配 题解

    写篇题解来纪念我炸掉的CSP 唯一会做的题代码写挂了(痛苦面具 思路 我看到这道题第一眼想到的是线段树,感觉可以用线段树维护飞机入站到出战的这段时间,想了半天想不到代码怎么写. 国内机场与国外机场要分 ...

  5. JavaScript中的this对象指向理解

    在JavaScript中,this不是固定不变的,它的指向取决于上下文环境,一般的,认为this指向使用它时所在的对象.主要有以下几类指向: 在方法中,this 表示该方法所属的对象. 如果单独使用, ...

  6. sql 多表联合查询更新

    sqlserver: update A a set a.i = b.k from B b where a.key = b.key oracle : update A a set a.i = (sele ...

  7. 输出单层结点 牛客网 程序员面试金典 C++ Python

    输出单层结点 牛客网 程序员面试金典 C++ Python 题目描述 对于一棵二叉树,请设计一个算法,创建含有某一深度上所有结点的链表. 给定二叉树的根结点指针TreeNode* root,以及链表上 ...

  8. 就因为把int改成Integer,第2天被辞了

    本文节选自<设计模式就该这样学>之享元模式(Flyweight Pattern) 1 故事背景 一个程序员就因为改了生产环境上的一个方法参数,把int型改成了Integer类型,因为涉及到 ...

  9. webRTC中语音降噪模块ANS细节详解(三)

    上篇(webRTC中语音降噪模块ANS细节详解(二))讲了ANS的处理流程和语音在时域和频域的相互转换.本篇开始讲语音降噪的核心部分,首先讲噪声的初始估计以及基于估计出来的噪声算先验信噪比和后验信噪比 ...

  10. 【Azure 存储服务】代码版 Azure Storage Blob 生成 SAS (Shared Access Signature: 共享访问签名)

    问题描述 在使用Azure存储服务,为了有效的保护Storage的Access Keys.可以使用另一种授权方式访问资源(Shared Access Signature: 共享访问签名), 它的好处可 ...