easy-algorithm-interview-an.../mathcasebycase/用牛顿迭代求方根.md

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1.前言

各种编程语言中都有实现求一个数方根的函数即sqrt函数。但是如果不用sqrt函数只用四则运算让求一个数的方根该怎么办勒换句话说让你自己实现sqrt函数你能实现么OK各位最好先自己想想然后动手实现以下。如果遇到了困难欢迎接着往下阅读本文。

2.用二分的思想

二分法是非常好用的套路。对于各种快速查找还有迭代类的运算都是一把好手。而且复杂度只有\log n。这里我们也可以采用类似的思路进行计算假设一个start一个end假设最终方根值为result,初始值取n/2。然后根据result平方和与n的差的大小进行比较更新start与end最后求出结果。

直接上源码:

public class Root_Of_Num {

    public static double bin_sec_root(int n) {
        double start = 0;
        double end = n / 2.0;
        double result = n / 2.0;
        double eps = 0.00001; //精度

        double tmp = result * result - n;

        if (tmp < eps) {
            return result;
        }

        while (Math.abs(tmp) > eps) {
            if (tmp > 0) {
                end = result; //更新end 
                result = (start + result) / 2;
            } else {
                start = result; //更新start
                result = (result + end) / 2;
            }
            tmp = result * result - n;
        }

        return result;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        double result = bin_sec_root(n);
        System.out.println("result is: " + result);
    }
}

各位亲,是不是跟二分的思路很像?

3.用牛顿迭代

其实,更快的一种方式是用牛顿迭代的方法。关于牛顿迭代,以后会写专门的文章给大家介绍。先上代码:

public class Root_Of_Num {
    public static double newton_iteration_root(int n) {
        double result = 1.0; //迭代初始值
        double eps = 0.00001;
        double tmp = result*result - n;

        while(Math.abs(tmp) > eps) {
            //牛顿迭代公式
            result = 0.5 * (result + (n / result));
            tmp = result*result - n;
        }
        return result;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        double result = newton_iteration_root(n);
        System.out.println("result is: " + result);
    }
}

这里面最关键的一行其实就是迭代公式那行。要明白为什么这样迭代就能求出方根,需要有相应的数学知识作为基础。请同学们参考我有关牛顿迭代,泰勒展开的文章:http://blog.csdn.net/bitcarmanlee/article/details/52195617

牛顿迭代的速度也很快一般迭代6-7次就能得到精度相当高的结果

最后不禁感叹,数学的力量是伟大的。一切的自然科学,都离不开数学的神奇魔力。只有数学好,才是真的好!