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LeetCode题目29:两数相除

西门宇少 2020-07-15
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原题描述



+



给定两个整数,被除数 dividend 和除数 divisor。将两数相除,要求不使用乘法、除法和 mod 运算符。


返回被除数 dividend 除以除数 divisor 得到的商。


整数除法的结果应当截去(truncate)其小数部分,例如:truncate(8.345) = 8 以及 truncate(-2.7335) = -2


示例 1:

输入: dividend = 10, divisor = 3
输出: 3
解释: 10/3 = truncate(3.33333..) = truncate(3) = 3


示例 2:

输入: dividend = 7, divisor = -3
输出: -2
解释: 7/-3 = truncate(-2.33333..) = -2


提示:

  • 被除数和除数均为 32 位有符号整数。

  • 除数不为 0。

  • 假设我们的环境只能存储 32 位有符号整数,其数值范围是 [  ,    ]。本题中,如果除法结果溢出,则返回  。


原题链接:https://leetcode-cn.com/problems/divide-two-integers

思路解析



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两个比较烦人的点

  • 边界条件有点多;

  • 对于数字特别大的case,不做任何优的方会超时而fail


先说说边界条件

  1. 首先除数为+1的时候,根本不用算,直接根返回结果即可;

  2. 除数为-1的时候,如果被除数是  ,小心溢出。否则,安全返回相反数即可。

  3. 如果不是上面两种情况,建议把操作数的符号统一一下,方便处理。最后再根据操作数原本的正负性做正负判别。


然后思考一下性能

一般的思路就是一边做减法一边统计次数,但是遇到200000000除以3这种做法一定会超过运行时长限制,所以肯定不能这么写。


最好的思路是快速定出商的上下界,避免不必要的探索。还是上面的200000000除以3的例子,因为初始判定时我们知道200000000至少能消费1个3,所以我们能确定商至少是1。然后我们激进一点,把除数3扩大两倍到6,发现也能消费,那么商至少是2了。


我们继续扩大,将6扩大到12,发现依然能被消费。所以商的下界变成了4。除数被扩大到200000000不能消费的时候,我们把就知道了商的上下界  ,同时也将除数被扩大到最大可以被200000000消费的数字  记录下来。然后,我们用200000000 -   ,在剩下的数字里继续按照上面的思路探索。


显然,这是一个递归过程。最终我们把每次探索的下界相加即为所求。

复杂度分析



+


  • 时间复杂度:  

  • 空间复杂度:  

C++参考代码



+



class Solution {
public:
    int div_recursive(long a, long b){
        if (a < b) return 0;

        int count = 1;
        long tb = b;
        while(tb * 2 < a){
            count *= 2;
            tb *= 2;
        }
        return count + div_recursive(a - tb, b);
    }

    int divide(int dividend, int divisor) {
        if (!divisor) return 0;
        else if (divisor == 1) return dividend;
        else if (divisor == -1) {
            if (dividend > INT_MIN) return -dividend;
            return INT_MAX;
        }

        int sign = 1;
        if ((dividend > 0 && divisor < 0) || (dividend < 0 && divisor > 0)) sign = -1;

        long a = dividend > 0 ? (long)dividend : -(long)dividend;
        long b = divisor > 0 ? (long)divisor : -(long)divisor;

        int quotient = div_recursive(a, b);

        quotient = sign > 0 ? quotient : -quotient;
        return quotient;
    }
};


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