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我们如何有效地确定一个大数是否是完全平方数?

Susan Sarandon
Susan Sarandon原创
2024-12-20 01:20:15993浏览

How Can We Efficiently Determine if a Large Number is a Perfect Square?

在程序开始时,进行一些预先过滤以加快运算速度,过滤掉显而易见的非平方数,包括负数、尾4位为0的数以及尾2位满足特定条件(十进制为5或8)的数。对于0,认为它是平方数。

下一步,利用按位技巧检查模255 = 3 5 17的余数是否是平方数,数组 bad255 记录了每个余数是否是平方数,直接查表即可。

对于通过预过滤的数,除以所有2的幂(以二分搜索的方式),直到商数为奇数。

最后的步骤是使用类似于亨泽尔引理的方法近似计算平方根。内循环从一个由 start 数组给出的初始值开始,该数组提供了sqrt(mod 8192)的近似值。这个近似值不断通过逐次计算来改进,使用按位技巧来提高速度。

这个方法的大致构造如下:

  1. 预先过滤以去掉显而易见的非平方数。
  2. 检查模255的余数是否是平方数。
  3. 除以2的幂。
  4. 使用亨泽尔引理的变体近似计算平方根。

值得注意的是,这个算法的作者声称它的运行速度比其他方法快35%。

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