C/C++高精度運算(大整數運算)詳解(含壓位)
1.高精度加法
1.1 高精度加法
高精度運算的基本運算就是加和減。和算數的加減規則一樣,模擬豎式計算,考慮錯位運算與進位處理。下面是我老師給的程式碼,目前比網上其他的程式碼要精簡和巧妙。#include <cstdio> #include <cstring> int main() { char a[202]={0}, b[202]={0}; scanf("%s%s", a, b); int alen = strlen(a), blen = strlen(b), t = 0, i; int a1[202]={0}, b1[202]={0}; for (i = 0; i < alen; i++) a1[i] = a[alen-1-i]-'0'; for (i = 0; i < blen; i++) b1[i] = b[blen-1-i]-'0'; alen = (alen > blen) ? alen : blen; for (i = 0; i <= alen; i++) t = a1[i]+b1[i], a1[i] = t%10, a1[i+1] += t/10; while (!a1[i] && i) i--; for(; i >= 0; i--) printf("%d", a1[i]); return 0; }
1.2高精度加法(壓位)
int型可以存9位數字,而上述程式碼在陣列的每個元素中只存了0-9中的一位數,可以說浪費了很多空間,而且計算機計算4+5和3333+4444用的時間是相同的,所以我們有時候用壓位來節省空間和時間。其原理如下:
- 從鍵盤讀入大整數並存放在字元陣列中
- 從後向前每八位數字存放在一個int型陣列的一個元素中
- 對倆個數組的對應元素進行加減運算,有進位要進位,最後輸出
以下是我老師給的程式碼:
#include <iostream> #include <cstring> #include <cstdio> using namespace std; const int INF = 1E8; struct Data{ int u[50], l; Data(){ memset(u, 0, sizeof(u)), l = 0; } void change(string a){ int len = a.size(), k = len / 8, i = 0; l = k + (len%8 > 0); for (len; len > 8; len -= 8) sscanf(a.substr(len-8, 8).c_str(), "%d", &u[i++]);//註釋一 if (len > 0) sscanf(a.substr(0, len).c_str(), "%d", &u[i]); } void print(){ int k = l-1; printf("%d", u[k--]); while (k >= 0) printf("%8.8d", u[k--]);//註釋二 printf("\n"); } }a, b; int main(){ string aa, bb, ac; cin >> aa >> bb; int ka = 0, kb = 0, i; a.change(aa), b.change(bb); for (i = 0; i < 50; i++) a.u[i] += b.u[i], a.u[i+1] += a.u[i] / INF, a.u[i] %= INF; for (i = 49; a.u[i]==0 && i>0; i--); a.l = i + 1; a.print(); return 0; }
2.高精度減法
2.1 高精度減法
原理和加法一樣,需要不過考慮的不是進位,而是借位。
程式碼如下:
#include <cstdio> #include <cstring> int main() { char a[202]={0}, b[202]={0}; scanf("%s%s", a, b); int alen = strlen(a), blen = strlen(b), t = 0, i; int a1[202]={0}, b1[202]={0}; for (i = 0; i < alen; i++) a1[i] = a[alen-1-i]-'0'; for (i = 0; i < blen; i++) b1[i] = b[blen-1-i]-'0'; alen = (alen > blen) ? alen : blen; for (i = 0; i <= alen; i++) t = a1[i]-b1[i], t<0?(t+=10,a1[i+1]--):t, a1[i] = t; while (!a1[i] && i) i--; for(; i >= 0; i--) printf("%d", a1[i]); return 0; }
2.2 高精度減法(壓位)
減法和加法大同小異,如果你會了加法,那麼減法也不足為懼。以下程式碼是我自己寫的,和我老師寫的有一定差距,如有不足請指出。
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
const int INF = 1E8;
struct Data{
int u[50], l;
Data(){
memset(u, 0, sizeof(u)), l = 0;
}
void change(string a){
int len = a.size(), k = len / 8, i = 0;
l = k + (len%8 > 0);
for (len; len > 8; len -= 8)
sscanf(a.substr(len-8, 8).c_str(), "%d", &u[i++]);
if (len > 0) sscanf(a.substr(0, len).c_str(), "%d", &u[i]);
}
void print(){
int k = l-1;
printf("%d", u[k--]);
while (k >= 0) printf("%8.8d", u[k--]);
printf("\n");
}
}a, b;
int main(){
string aa, bb, ac;
cin >> aa >> bb;
int ka = 0, kb = 0, i,t;
a.change(aa), b.change(bb);
for (i = 0; i < 50; i++)
t = a.u[i] - b.u[i],(t < 0)?(t+=INF,a.u[i+1]--):t,a.u[i] = t;
for (i = 49; a.u[i]==0 && i>0; i--);
a.l = i + 1;
a.print();
return 0;
}
以上的倆個程式碼都只能當且僅當a>=b時才能正常工作,望注意。3.高精度乘法
3.1 高精度乘法
這個方法出自吳永輝老師。此程式碼簡直讓我拍手叫絕。原理如下:
3 2 1 0 ——>陣列a、b的下標
3 4 5 6 i ——>陣列a[]
* 1 2 7 8 j ——>陣列b[]
————————————
2 7 6 4 8
2 4 1 9 2
6 9 1 2
3 4 5 6
——————————————————
4 4 1 6 7 6 8 ——>陣列c[]
6 5 4 3 2 1 0 i+j ——>陣列c的下標
以上是倆個四位數相乘的豎式計算方法。可以看出,數的右面對齊,從低位向高位計算,計算結束後將一列結果相加即為答案。那麼把倆個數從右向左依次標記為0、1、2...n,那麼每一列的結果就是第一個數的下標為i的數與第二個數的下標為j的數相乘的結果,其存放在第i+j列。最終結果是每一列相加,就是i+j這一列所有數相加。所以可以用c[i+j] += a[i]*b[j]。
for(int i = 0;i < LA-1;i++)
for(int j = 0;j < LB-1;j++)
c[i+j] += a[i]*b[j];
for(int i = 0;i < LA+LB;i++)
if(c[i] >= 10){
c[i+1] += c[i]/10;
c[i] %= 10;
}