可以降低階乘運(yùn)算復(fù)雜度的Stirling公式
2022-04-11 19:58 作者:我愛(ài)計(jì)算機(jī)科學(xué) | 我要投稿
轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)關(guān)于Stirling公式的推導(dǎo)方法:
Wallis公式是關(guān)于圓周率的無(wú)窮乘積的公式,但Wallis公式中只有乘除運(yùn)算,連開(kāi)方都不需要,形式上十分簡(jiǎn)單。雖然Wallis公式對(duì)π的近似計(jì)算沒(méi)有直接影響,但是在導(dǎo)出Stirling公式中起到了重要作用。

斯特林公式(Stirling's approximation)是一條用來(lái)取n的階乘的近似值的數(shù)學(xué)公式。一般來(lái)說(shuō),階乘的計(jì)算復(fù)雜度為線性。當(dāng)要為某些極大大的n求階乘時(shí),常見(jiàn)的方法復(fù)雜度不可接受。斯特林公式能夠?qū)⑶蠼怆A乘的復(fù)雜度降低到對(duì)數(shù)級(jí)。而且,即使在n很小的時(shí)候,斯特林公式的取值已經(jīng)十分準(zhǔn)確。
斯特林公式在理論和應(yīng)用上都具有重要的價(jià)值,對(duì)于概率論的發(fā)展也有著重大的意義。在數(shù)學(xué)分析中,大多都是利用Г函數(shù)、級(jí)數(shù)和含參變量的積分等知識(shí)進(jìn)行證明或推導(dǎo),很為繁瑣冗長(zhǎng)。近年來(lái),一些國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用概率論中的指數(shù)分布、泊松分布、χ2分布證之。
利用Wallis公式推導(dǎo)Stirling公式:

Stirling公式的其它形式:

另一種證明方法:

從以上推導(dǎo)的Stirling公式的推導(dǎo)結(jié)果可以看出,可以對(duì)公式兩邊取對(duì)數(shù),從而大幅降低求n!的運(yùn)算復(fù)雜度。
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