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我們如何實現最快的 Bignum 平方?

Barbara Streisand
發布: 2024-12-20 21:13:11
原創
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How Can We Achieve the Fastest Possible Bignum Squaring?

快速bignum 平方計算

問題:
給定兩個表示為無WORD 動態符號組的bigint,在沒有精度的情況下盡可能快地計算y = x^2

上下文:
問題出現在加速 bignum 除法的背景下,其中平方運算至關重要。

問題:
如何以最有效的方式計算y = x^2

答案:
初始方法:
初始方法使用乘法y = xx,透過減少來避免多次乘法NN 次乘法到(N 1)*(N/2)

Karatsuba 乘法:
Karatsuba乘法演算法用於進一步最佳化乘法運算。它使用分而治之的方法,透過將大數分解為較小的方塊來加速乘法。

效能測量:
測試表明,最佳化後的 Karatsuba 乘法優於初始 O( N^2) 較大數字(約 32*98)的乘法演算法位元)。

用於 SQR 實現的改進的 Schönhage-Strassen 乘法:
改進的 Schönhage-Strassen 乘法,稱為 FFT(快速傅立葉變換),用於加速 SQR 運算。然而,由於精度損失,它被認為無法使用。

NTT最佳化:
NTT(數論轉換)用於最佳化乘法和SQR運算。它比 FFT 更快,但需要模運算,並且受到數字大小的限制。

目前狀態:
目前實作使用最佳化的 Karatsuba 演算法進行 SQR 運算,當數字大小超過一定閾值,並且針對較小數字採用初始快速 SQR 方法。

傑出問題:
作者承認可能有一個更簡單或更有效的解決方案被忽略了。繼續尋找更好的演算法。

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來源:php.cn
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