任意输入三个正整数a, b, n,设计算法计算a∧bmodn并编制java程序实现算法。另外,请分析算法的复杂度,对关键代码进行注释
时间: 2024-09-21 18:04:15 浏览: 67
当你需要计算两个正整数 `a` 和 `b` 对于一个正整数 `n` 的模运算结果 (`a` 向左移 `b` 次后的值对 `n` 取余),可以使用快速幂算法(也称为 exponentiation by squaring 或者 modular exponentiation)。这是一种高效的方法,特别适合大数乘法和取模运算。
以下是 Java 代码实现:
```java
public class ModularExponentiation {
// 计算 a^b (mod n) 使用快速幂算法
public static int fastModularPower(int a, int b, int n) {
int result = 1; // 初始化结果为 1
while (b > 0) { // 当b不为0时循环
if ((b & 1) == 1) { // 如果b是奇数
result = (int) ((long) result * a % n); // 将结果乘以a,并取模n
}
a = (int) ((long) a * a % n); // 将a自乘,并取模n
b >>= 1; // b右移一位,相当于除以2
}
return result;
}
// 示例使用
public static void main(String[] args) {
int a = 5, b = 3, n = 7;
System.out.println("(" + a + "^" + b + ") mod " + n + " = " + fastModularPower(a, b, n));
}
}
```
**算法复杂度分析:**
- 时间复杂度:O(log b),因为每次循环,我们都会将 `b` 减半。这是因为快速幂算法利用了指数性质,即 `a^(2k) = (a^k)^2` 和 `a^(2k+1) = (a^(2k))*(a)`。
- 空间复杂度:O(1),因为我们只需要常数级别的额外空间存储 `result`, `a`, 和 `b`。
**关键代码注释:**
- `result = 1`: 初始化结果为1,这是模运算的基础,任何数的0次方都是1。
- `(b & 1) == 1`: 判断b是否为奇数,如果是则乘入a。
- `a = (int) ((long) a * a % n)`: 自乘a,然后取模n。
- `b >>= 1`: 右移操作,相当于b除以2并向下取整。
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