迭代对数

迭代对数

迭代对数(英语:Iterated logarithm)也称为重复对数,是一个增加非常慢的数学函数,可以视为近似常数。一般会用log* n来表示。一实数的迭代对数是指须对实数连续进行几次对数运算后,其结果才会小于等于1。最简单的定义以是以下递回函数的结果:

log

n

:=

{

0

if

n

1

;

1

+

log

(

log

n

)

if

n

>

1

{\displaystyle \log ^{*}n:={\begin{cases}0&{\mbox{if }}n\leq 1;\\1+\log ^{*}(\log n)&{\mbox{if }}n>1\end{cases}}}

说明为何log* 4 = 2

在计算机科学中,lg* 常用来表示实数可以进行几次以2为底的对数运算,lg*及log*都可以针对所有实数取值,值的结果一定是一个整数。

右图中以log* 4为例,说明迭代对数的计算方式,图中的曲线为y=log x,一开始由(4,0)开始画一垂直线,和y=log x相交于(4,1.386),再由交点画一水平线到y轴,交点在(0,1.386),再画一条往右下,和x轴夹角45度的斜线,和x轴交点在(1.386,0),再依以上方式画垂直线、水平线及斜线,和x轴交点在(0.326,0),再画垂直线时,和y=log x交点已不在第一象限,因此结束,中间进行了二次log x的计算,因此log* 4=2。

迭代对数的增加速度非常慢,比对数要慢很多。对于实际算法可能的执行次数而言(n ≤ 265536,此数字比宇宙中已知的原子数目还要多),lg*的结果都小于等于5。

x

lg* x

(−∞, 1]

0

(1, 2]

1

(2, 4]

2

(4, 16]

3

(16, 65536]

4

(65536, 265536]

5

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