斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

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斯特灵公式是一条用来取n阶乘近似值数学公式。一般来说,当n很大的时候,n阶乘的计算量十分大,所以斯特灵公式十分好用。从图中可以看出,即使在n很小的时候,斯特灵公式的取值已经十分准确。

斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)                                                    

公式为:   斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

 从图中看出,对于足够大的整数n,这两个数互为近似值。更加精确地:   

      斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)       或者        斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

 这个公式,以及误差的估计,可以推导如下。我们不直接估计n!,而是考虑它的自然对数

   斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

按一般方法计算N的阶乘,其时间复杂度为O(N):    N!= 1 * 2 * 3 * 4 * 5 * ............ * N;


如果要计算N后得到的数字为几位数,则我们可以知道其位数等于lgN!+1;

则: 斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

但是当N很大的时候,我们可以通过斯特林公式进行优化:(即Stirling公式)

斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)(e = 2.718)

斯特林公式可以用来估算某数的大小,结合lg可以估算某数的位数,或者可以估算某数的阶乘是另一个数的倍数。

例题:  http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1018
题目给出的N的范围是: 1<= N <= 107  

用普通方法肯定算不出N的阶乘后的出的数字位数,但运用斯特林公式则很好解决.


Stirling 公式

斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

即:

斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

    Stirling公式的意义在于:当n足够大时,n!计算起来十分困难,虽然有很多关于n!的等式,但并不能很好地对阶乘结果进行估计,尤其是n很大之后,误差将会非常大。但利用Stirling公式可以将阶乘转化成幂函数,使得阶乘的结果得以更好的估计。而且n越大,估计得越准确。


利用Stirling公式求解n!的位数:易知整数n的位数为[lgn]+1。利用Stirling公式计算n!结果的位数时,可以两边取对数,得:

斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)

故n!的位数为:

斯特林公式 ——Stirling公式(取N阶乘近似值)


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