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leetcode 29 ---- 二分查詢(中等) : 兩數相除(java)

1.  問題:給定兩個整數,被除數 dividend 和除數 divisor。將兩數相除,要求不使用乘法、除法和 mod 運算子。返回被除數 dividend 除以除數 divisor 得到的商。

示例 1:

輸入: dividend = 10, divisor = 3
輸出: 3

示例 2:

輸入: dividend = 7, divisor = -3
輸出: -2

示例 3:

輸入: dividend = -2147483648, divisor = -1
輸出: 2147483647

說明:

  • 被除數和除數均為 32 位有符號整數。
  • 除數不為 0。
  • 假設我們的環境只能儲存 32 位有符號整數,其數值範圍是 [−2^31,  2^31 − 1]。本題中,如果除法結果溢位,則返回 2^31 − 1。

2.  問題分析:

取dividend,diveisor的絕對值,並用sign記錄符號。當((dividend== -2147483648)&&(divisor==-1)),返回2147483647。當(divisor==1),返回dividend。當(divisor== -1),返回 -dividend。

     方法1:dividend每次一個diveisor,並能夠使用counter計數,直到dividend<0,返回counter。缺點:時間複雜度很高。

     方法2:p=diveisor<<1,diveisor的值擴大二倍。使用t=t<<1記錄倍數,直到(p<=dividend,但下一個p>dividend),然後使dividend=dividend-p,再進行以上運算直到(p>dividend),用count記錄倍數,最後根據sign的符號返回結果count。時間複雜度好於方法1。

比如:25/3

方法1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 ...
方法2 6=3*2^1 12=3*2^2 24=3*2^3 48=3*2^4 ..

方法1需要運算9次,方法2只需要運算4次。方法1是(1至n)乘以diveisor增加,方法2是(2^n)乘以diveisor增加,所以方法2速度比較快。

3.  程式:

      方法1:

// 此方法利用divisor++與dividend比較的思想,時間複雜度比較高
	public static int divide1(int dividend, int divisor) {  
		if((dividend==-2147483648)&&(divisor==-1)){
			return 2147483647;
		}
		if(divisor==1){
			return dividend;
		}else if(divisor==-1){
			return -dividend;
		}
		int sign = ((dividend>0) ^(divisor>0)) ? -1:1;
        int num =Math.abs(divisor);
        int num1 =Math.abs(dividend);
        int count =0;
		
        while(true){  
			num1 -= num;
			if(num1<0){
				break;
			}
            count++;
        }
        return sign>0 ? count:-count;
    }

     方法2:

	public static int divide2(int dividend, int divisor){
		if((dividend==-2147483648)&&(divisor==-1)){
			return 2147483647;
		}
		if(divisor==1){
			return dividend;
		}else if(divisor==-1){
			return -dividend;
		}
		int sign = ((dividend>0) ^(divisor>0)) ? -1:1;
        long num =Math.abs((long)divisor);
        long num1 =Math.abs((long)dividend);
		int count=0;
		while(num1 >= num){
			long p=num, t=1;
			while(num1>=(p<<1)){
				p <<= 1;    // p左移一位,p的值擴大二倍
				t <<= 1;
			}
			count += t;
			num1 -= p;
		}
		return sign>0 ? count:-count;
	}