29. 两数相除
创始人
2024-06-02 05:19:45
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题目链接:https://leetcode.cn/problems/divide-two-integers/

解题思路:因为不能使用乘法,除法和取余运算,所以可以使用加法和减法来做除法,商的结果就是被除数是除数的几倍,即有多少个除数

  1. 比较容易想到的是每次让被除数减去除数,直到被除数小于除数,然后一共减了多少次即所求商,每次减去一个除数,太慢了,还有更有的解法:依次减去除数的一倍,二倍,四倍,八倍....,使用result保存结果,result依次加1,加2,加4,加8...,如果当前减去的除数的倍数大于被除数的一半,就反过来,依次减去除数的,...,八倍,四倍,二倍,一倍,result依次加...,加8,加4,加2,加1。这样每次可以成倍的减去除数,计算速度更快。

  1. 解释:为什么成倍的加最终可以得到正确的答案

被除数除以除数的商可能是任意的数字,1,2,3,...

而result是成倍的加的,为什么会得到最终正确的答案呢?

注意,result每次加的可能取值为1,2,4,8,16,...,可以用这些数相加组合成任意一个自然数,比如如果最终的结果为3,则为1+2,最终的结果为7,则为1+2+4

因此,成倍的加最终依然可以得到正确的答案,而且效率更高!

  1. 又因为环境只能存储32位的有符号整数,可能会发生溢出情况,即int的最小值-2147483648除以-1时等于2147483648发生了溢出,而被输出和除数的符号组合有四种情况,为了减少判断的逻辑,可以将被除数和除数的符号相等,都为正数或者负数,而负数转正数的时候,可能会发生溢出,因此将被除数和除数都转为负数,只需要记录最终结果的正负号就可以了,即被除数和除数的最高符号位进行异或运算,如果结果为1,即,被除数和除数异号,最终商应为负数,否则,商为正数

具体算法流程如下:

  1. flag = ((dividend >>> 31) ^ (divisor >>> 31)) == 1 ? -1 : 1,flag保存最终结果的符号

  1. 将被除数和除数都转为负数

  1. 初始条件,tem=divisor,add=1,result=0(add表示当前减去几倍的除数)

  1. 如果tem大于等于被除数的一半,循环执行:

  1. divided-=tem

  1. result+=add

  1. tem<<=1(除数依次扩大一倍)

  1. add<<=1

  1. 如果上述循环结束时,divided<=divisor(因为被除数和除数都是负数,说明被除数还可以继续减去除数)则循环执行:

  1. 如果tem

  1. tem>>=1

  1. add>>=1

  1. divided-=tem

  1. result+=add

  1. tem>>=1(除数依次减少一倍)

  1. add>>=1

  1. 因为每次result加的都是一个正数,而对于-2^31/-1会发生正数溢出,而此时result加了-1的2^31倍,大于整数的最大值(2^31-1),这种情况下result的结果为-2^31,如果最终商的结果为正数,此时应该返回2^31-1,而对于其他情况-2^31/1和2^31/-1,这种情况下,最终计算的时候依然时使用-2^31/-1进行计算的,此时结果-2^31就是正确答案,所以直接返回result即可

AC代码

class Solution {public static int divide(int dividend, int divisor) {int flag = ((dividend >>> 31) ^ (divisor >>> 31)) == 1 ? -1 : 1;if (dividend > 0)dividend = -dividend;if (divisor > 0)divisor = -divisor;int add = 1;int tem = divisor;int result = 0;while (tem >= dividend>>1) {dividend -= tem;result += add;add <<= 1;tem <<= 1;}while (dividend <= divisor) {while (tem < dividend) {tem >>= 1;add >>= 1;}dividend -= tem;result += add;tem >>= 1;add >>= 1;}if (result == Integer.MIN_VALUE&&flag == 1){result = Integer.MAX_VALUE;}return result*flag;}
}

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