一尘不染

为什么对数字进行平方运算要比对两个随机数相乘更快?

algorithm

将两个二进制数相乘需要n ^ 2的时间,但是对数字进行平方可以更有效地完成。(n是位数)怎么可能呢?

还是不可能?这是精神错乱!


阅读 350

收藏
2020-07-28

共1个答案

一尘不染

  1. 存在比O(N ^ 2)效率更高的算法,可以将两个数字相乘(请参阅Karatsuba,Pollard,Schönhage–Strassen等)。

  2. 两个问题“乘以两个任意的N位数字”和“平方一个任意的N位数字”具有相同的复杂度。

我们有

4*x*y = (x+y)^2 - (x-y)^2

因此,如果对N位整数进行平方运算需要O(f(N))时间,那么也可以在O(f(N))中获得两个任意N位整数的乘积。(即2x N位和,2x N位平方,1x
2N位和和1x 2N位移位)

显然,我们有

x^2 = x * x

因此,如果将两个N位整数相乘需要O(f(N)),则可以在O(f(N))中对N位整数进行平方。

任何计算乘积(重平方)的算法都提供了一种算法,以相同的渐近成本计算平方(重平方)。

如其他答案所述,在平方的情况下,可简化用于快速乘法的算法。增益将取决于f(N)前面的常数,而不取决于f(N)本身。

2020-07-28