LeetCode-69-x的平方根-牛顿迭代法

1 题目描述

实现 int sqrt(int x) 函数。
计算并返回 x 的平方根,其中 x 是非负整数。
由于返回类型是整数,结果只保留整数的部分,小数部分将被舍去。

2 示例

示例 1:
输入: 4
输出: 2

示例 2:
输入: 8
输出: 2
说明: 8 的平方根是 2.82842…, 由于返回类型是整数,小数部分将被舍去。

3 牛顿迭代法

  • 求x的平方根:首先随便猜一个近似值curcur,然后不断令curcur等于 curcurx/curx/cur 的平均数,迭代个六七次后curcur的值就已经相当精确了。

例如,我想求根号 2 等于多少。假如我猜测的结果为 4,虽然错的离谱,但你可以看到使用牛顿迭代法后这个值很快就趋近于根号 2 了:

( 4 + 2/ 4 ) / 2 = 2.25
( 2.25 + 2/ 2.25 ) / 2 = 1.56944…
( 1.56944…+ 2/1.56944…) / 2 = 1.42189…
( 1.42189…+ 2/1.42189…) / 2 = 1.41423…
….

4在这里插入图片描述
算法原理:

  • 我们不断用(x,f(x))(x, f(x))的切线来逼近方程x2a=0x^{2}-a=0的根。根号aa实际上就是x2a=0x^{2}-a=0的一个正实根,这个函数的导数是2x2x。也就是说,函数上任一点(x,f(x))(x, f(x))处的切线斜率是2x2x
  • 那么,过点(x,f(x))(x, f(x))的切线与x轴的交点横坐标为((x2+a)/2x,0)((x^{2}+a)/2x,0),其中x2+a/2xx^{2}+a/2x就是一个比 xx更接近的近似值。化简后也就是(x+a/x)/2(x+a / x) / 2
  • 下面的图片可以更形象的理解这种逼近过程:
    在这里插入图片描述

4 LeetCode代码实现

class Solution:
def mySqrt(self, x: int) -> int:
if x==0:
return 0
else:
cur = x
while True:
pre = cur
cur = (cur + x/cur) / 2
if abs(pre-cur) < 1e-6:
return int(cur)
文章作者: Alston
文章链接: https://lizitong67.github.io/2020/02/21/LeetCode-69-x%E7%9A%84%E5%B9%B3%E6%96%B9%E6%A0%B9-%E7%89%9B%E9%A1%BF%E8%BF%AD%E4%BB%A3%E6%B3%95/
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