斯特林公式 ——Stirling公式(取N階乘近似值)
斯特靈公式是一條用來取n階乘近似值的數學公式。一般來說,當n很大的時候,n階乘的計算量十分大,所以斯特靈公式十分好用。從圖中可以看出,即使在n很小的時候,斯特靈公式的取值已經十分準確。
公式為:
從圖中看出,對於足夠大的整數n,這兩個數互為近似值。更加精確地:
或者
這個公式,以及誤差的估計,可以推導如下。我們不直接估計n!,而是考慮它的自然對數:
-
按一般方法計算N的階乘,其時間複雜度為O(N):N!= 1 * 2 * 3 * 4 * 5 * ............ * N;
- 如果要計算N後得到的數字為幾位數,則我們可以知道其位數等於lgN!+1;
則:
但是當N很大的時候,我們可以通過斯特林公式進行優化:(即Stirling公式)
(e = 2.718)
斯特林公式可以用來估算某數的大小,結合lg可以估算某數的位數,或者可以估算某數的階乘是另一個數的倍數。 - 題目給出的N的範圍是: 1<= N <= 107
用普通方法肯定算不出N的階乘後的出的數字位數,但運用斯特林公式則很好解決.
Stirling 公式
即:
Stirling公式的意義在於:當n足夠大時,n!計算起來十分困難,雖然有很多關於n!的等式,但並不能很好地對階乘結果進行估計,尤其是n很大之後,誤差將會非常大。但利用Stirling公式可以將階乘轉化成冪函式,使得階乘的結果得以更好的估計。而且n越大,估計得越準確。
利用Stirling公式求解n!的位數:易知整數n的位數為[lgn]+1。利用Stirling公式計算n!結果的位數時,可以兩邊取對數,得:
故n!的位數為:
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