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'''Karatsuba Multiplication''' is a divide-and-conquer algorithm used for fast multiplication of large numbers. It reduces the number of necessary multiplications compared to traditional long multiplication, making it more efficient for large inputs. ==Algorithm Overview== Karatsuba multiplication breaks two n-digit numbers into smaller parts and recursively computes their product using fewer multiplications. == History == Karatsuba multiplication was discovered by the Russian mathematician '''Anatolii Alexeevitch Karatsuba''' in 1960. The algorithm was first presented at a seminar by Andrey Kolmogorov, who initially believed that the standard multiplication method of O(n²) was the best possible. However, Karatsuba demonstrated a faster method, reducing the number of multiplications required. This discovery laid the foundation for modern fast multiplication algorithms. == Steps == #'''Divide:''' Split two n-digit numbers into two halves. #*Let X and Y be two numbers of length n. #*Represent them as: #**X = 10^m * A + B #**Y = 10^m * C + D #*where A, B, C, and D are approximately n/2-digit numbers. #'''Recursive Multiplication:''' #*Compute three products instead of four: #**AC = A × C #**BD = B × D #**AD + BC = (A + B) × (C + D) - AC - BD #'''Combine:''' #*Result = AC × 10^(2m) + (AD + BC) × 10^m + BD ==Example== Consider multiplying 1234 × 5678 using Karatsuba’s method: #'''Divide:''' #*X = 1234 → A = 12, B = 34 #*Y = 5678 → C = 56, D = 78 #'''Recursive Multiplication:''' #*AC = 12 × 56 = 672 #*BD = 34 × 78 = 2652 #*(A + B) × (C + D) - AC - BD = (12+34) × (56+78) - 672 - 2652 #*= 46 × 134 - 672 - 2652 = 6164 - 672 - 2652 = 2840 #'''Combine:''' #*Result = 672 × 10^4 + 2840 × 10^2 + 2652 = 7006652 ==Time Complexity== *'''Traditional multiplication:''' O(n²) *'''Karatsuba multiplication:''' O(n^(log₂3)) ≈ O(n^1.585) ==Advantages== *More efficient than traditional multiplication for large numbers. *Reduces the number of recursive multiplications from 4 to 3. ==Limitations== *Overhead for small numbers due to recursion. *Memory usage increases as recursion depth grows. ==Applications== *'''Cryptography:''' Used for large integer multiplication in encryption algorithms. *'''Big Number Arithmetic:''' Essential in high-precision computations. *'''Polynomial Multiplication:''' Applied in symbolic computation and computer algebra. *'''Fast Fourier Transform (FFT)-based Computations:''' Used in efficient multiplication techniques. ==See Also== *[[Divide-and-Conquer Algorithm]] *[[Fast Multiplication]] *[[Strassen Algorithm]] *[[FFT Multiplication]] *[[Computational Complexity]] [[Category:Algorithm]]
요약:
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