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大整数运算(部分转载)

 
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待补充:“浮点数高精度运算”

 

参见这里==>

大整数四则运算各举例: http://www.cnblogs.com/vongang/archive/2011/08/17/2143303.html

大整数出发还可以参考这里的解释:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7393daaf0100sutp.html

 

 

当对很大的数(比如100位)进行运算时,肯定不能c/c++内的数据类型直接运算(当然Java里的BigNumber可以。。。)这时就要用数组模拟运算过程。+, - ,*, /,运算貌似是小学学的东西,童鞋们,现在要用到小学的知识啦!!
先说加法,大体的操作包括逆序、对位、求和、进位(其实就是小学的加法运算,不过是把数倒过来算,至于为什么要逆序。。。)

例题:http://poj.grids.cn/practice/2981

代码:

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

#define MAX 200
int an1[MAX+10];
int an2[MAX+10];
char s1[MAX+10];
char s2[MAX+10];

/*
  i.e. s1=      "1234"
       s2=      "2345"
       ans1=0...01234
       ans2=0...02345
*/
int main()
{
    //1. 输入 
    scanf("%s", s1);
    scanf("%s", s2);
    
    //2. 求和 
    int i, j;
    memset( an1, 0, sizeof(an1));
    memset( an2, 0, sizeof(an2));
    
    int len1 = strlen( s1);      //strlen(string str)函数 
    j = 0;
    for( i = len1 - 1;i >= 0 ; i --)        //逆置
        an1[j++] = s1[i] - '0';  //char转int的秘密 
    
    int len2 = strlen(s2);
    j = 0;
    for( i = len2 - 1;i >= 0 ; i --)          //逆置
        an2[j++] = s2[i] - '0';
    
    len1 = max(len1,len2);
    
    for( i = 0;i < len1 ; i ++ )
    {
        an1[i] += an2[i];    //求和
        if( an1[i] >= 10 )    //进位
        {
            an1[i] -= 10;
            an1[i+1] ++;
        }
    }
    
    //3. 输出 
    int flag = 0;
    for (i = len1 ; i >= 0; i--)   //输出。注意:从len1开始,∵可能求得的和有一个进位:) 
    {
        if (flag || an1[i]) //这个判断可以保证:对于有进位和没有进位的情况,都一旦有数字就开始输出 
        {
            flag = 1;
            printf("%d",an1[i]);
        }
    }
    
    //特殊情况: 和为0仍要输出 
    if (!flag)
    {
        printf("0");
    }
    
    printf("\n");
    
    system("pause");
    return 0;
}
 

减法同加法类似

例题:http://poj.grids.cn/practice/2736

代码:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX 100
int ans1[MAX+10];
int ans2[MAX+10];
char s1[MAX+10];
char s2[MAX+10];

/*
  i.e. s1=      "2345"
       s2=      "1111"
       ans1=0...02345
       ans2=0...01111
       
  ==>  ans1=0...01234
*/
void sub(){
     //1. char[]转int[](逆序)
     int len1=strlen(s1);
     int len2=strlen(s2);
     memset(ans1,0,sizeof(ans1));
     memset(ans2,0,sizeof(ans2));
     
     int i;
     for(i=0;i<len1;i++){
         ans1[len1-1-i]=s1[i]-'0';
     }
     for(i=0;i<len2;i++){
         ans2[len2-1-i]=s2[i]-'0';
     }
     
     //2. 求差 (从低位减起,不够借位)
     //注意:∵s1>s2,∴len1>=len2 
     for(i=0;i<len1;i++){
         ans1[i]-=ans2[i];
         if(ans1[i]<0){
             ans1[i]+=10;
             ans1[i+1]--;
         }
     }
     
     //3. 输出差
     int flag=0;//是否有至少一个数字输出(只要差不为0,flag最终被置true) 
     for(i=len1-1;i>=0;i--){
         if(ans1[i]!=0 || flag==1){
             printf("%d",ans1[i]);
             flag=1;
         }
     }
     
     if(flag==0)
         printf("0");
}

int main()
{
    int time=0;
    scanf("%d",&time);
    while(time-->0){
        scanf("%s%s",s1,s2);
        
        sub();
        printf("\n");
    }
    
    //system("pause");
    return 0;
}
 

乘法同加法类似,不过进位时mod10而不是 -10:

例题:http://poj.grids.cn/practice/2980

代码:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define max 200

int an1[max+10];
int an2[max+10];
int result[max*2+10];
char s1[max+10];
char s2[max+10];

int main()
{
    gets(s1);
    gets(s2);
    
    int i, j;
    memset(an1,0,sizeof(an1));
    memset(an2,0,sizeof(an2));
    memset(result,0,sizeof(result));
    
    int len1 = strlen(s1);
    j = 0;
    for(i = len1-1; i >= 0; i--)
        an1[j++] = s1[i] - '0';
    
    int len2 = strlen(s2);
    j = 0;
    for(i = len2-1; i >= 0; i--)
        an2[j++] = s2[i] - '0';
    
    //遍历两个乘数的位置,每个位置乘积都暂不做进位处理 
    for(i = 0; i < len2; i++)
        for(j = 0; j < len1; j++)
            result[i+j] += an2[i]*an1[j];
    //算完后,统一进行进位处理 
    for(i = 0; i < len1*len2; i++)
    {
        if(result[i] >= 10)
        {
            result[i+1] += result[i]/10;
            result[i] %= 10;
        }
    }
    int flag = 0;
    for(i = len1*len2; i >= 0; i--)
    {
        if(flag)
            printf("%d",result[i]);
        else if(result[i])
        {
            printf("%d",result[i]);
            flag = 1;
        }
    }
    if(!flag)
        printf("0");
    printf("\n");
    return 0;
}

 

除法:

除法可以看作是循环相减,不过在做减法之前有一个判断两数大小的操作;

还是例题:http://poj.grids.cn/practice/2737
代码:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define max 200
char s1[max + 10];
char s2[max + 10];
int an1[max + 10];
int an2[max + 10];
int result[max + 10];

/*
  尝试a-=b,如果不够减则不减(我称之为“试差”)。返回 a-b(差)的长度.
  注:   当 a<b时,返回-1.
         当 a=b时,返回0.
         当 a>b时,返回差的长度. 
*/
int jianfa(int a[], int b[], int len1, int len2){
    int i;
    if(len1 < len2)    //----------以下判断大小-------------
        return -1;     //a<b
    
    int flag = 0;
    if(len1 == len2){
        for(i = len1 - 1; i >= 0; i--){
            if(a[i] > b[i])
                flag = 1;
            else if(a[i] < b[i]){
                if(!flag)    return -1;                     //a<b
            }
        }
    }
                             //-------------以上判断大小-------------
    for(i = 0; i < len1; i++)//减法
    {
        a[i] -= b[i];
        if(a[i] < 0){
            a[i] += 10;
            a[i+1]--;
        }
    }
    for(i = len1 - 1; i >= 0; i--)
        if(a[i])
            return i+1;
    return 0;
}

int main()
{
    int i, j, n;
    scanf("%d",&n);
    while(n--)
    {
        scanf("%s",s1);
        scanf("%s",s2);
        
        memset(an1, 0, sizeof(an1));
        memset(an2, 0, sizeof(an2));
        memset(result, 0, sizeof(result));
        
        int len1 = strlen(s1);
        j = 0;
        for(i = len1 - 1; i >= 0; i--)
            an1[j++] = s1[i] - '0';
        
        int len2 = strlen(s2);
        j = 0;
        for(i = len2 - 1; i >= 0; i--)
            an2[j++] = s2[i] - '0';
        
        //1. “试差”一次 
        /*
          为什么先要试差一次,然后再去按照传统手算试商呢:
          i.e. 求 68/32商:
                68-32-32-...反复尝试减即可
          i.e. 求 680/32商
               680-320-320-...反复尝试减
               40-32-32-...反复尝试减
          i.e. 求 10/32商 
               10-?-?-... ==> 哈哈,原来是因为当“被除数 < 除数”的情况 ,试商(循环试差)根本无从试起,所以一上来先要减去被除数试试看,如果>0则知道可以开展试商。
               
          下面代码中的注解以 "2345/32"为例 ,
          2345-32=2313>0,可以开展试商。
          (1)第一轮试商,2313尝试循环减去 3200(后面补的0的个数是 len(2345-32)=4得到的),可惜发现不够减 ==>本轮剩下2313 (2313-0*3200) 
          (2)第二轮试商,2313尝试循环减去320(3200去掉一个0),可以减去7次 ==> 本轮剩下73 (2313-7*320) 
          (3)第三轮试商,73尝试循环减去32(320去掉一个0),可以减去2次 ==> 本轮剩下9(73-2*32) 
          (4)9已经是余数了。收工:) 
        */
        if(len1 < len2)
        {
            printf("0\n");
            continue;
        }
        
        len1 = jianfa(an1, an2, len1, len2); //2345-32=2313 --> len1=4位 
        
        if(len1 < 0)
        {
            printf("0\n");
            continue;
        }else if(len1 == 0)
        {
            printf("1\n");
            continue;
        }
        
        result[0]++; //减掉一次,商加1
        
        
        //减去一次后结果的长度是len1
        int n = len1 - len2;        //len1-len2=len(2313)-len(32)=4-2=2
        if(n < 0) //不能再减时,诸如35/32的情况,减去一次后len1-len2=len(3)-len(32)=1-2=-1 <0
        {
            //处理进位  (后面有一段与此完全一样的代码) 
            for(i = 0;i < max; i++){
                if(result[i] >= 10){
                    result[i+1] += result[i]/10;
                    result[i] %= 10;
                }
            }
        }else if(n > 0){      //还可以减,诸如 2345/32的情况,减去一次后 len1-len2=len(2313)-len(32)=4-2=2 >0 
            for(i = len1 - 1; i >= 0; i--){   //i=3,2,1,0  ;  an2[]=32
                if(i >= n)
                    an2[i] = an2[i-n];
                else
                    an2[i] = 0;
            }
            //结束时,an2[]=3200 
        }
        
        //2. 反复试商(循环试差) 
        len2 = len1;             //an2[]=3200;  len2=len1=len(2313)=4
        for(j = 0; j <= n; j++){
            //尝试算出 
            //j=0, result[n]    , t=jianfa(an1, an2+0, len1, len-0)  , an1=2313尝试循环减去 an2=3200  ==>  t=-1(不够减) ,直接跳到下一次循环 
            
            //j=1, result[n-1]  , t=jianfa(an1, an2+1, len1, len-1)  , an2=2313尝试循环减去 an2=320   ==>  减了7次 ,退出while时, result[n-1]=7 
            
            // ... 
            
            //j=n, result[0]    , t=jianfa(an1, an2+n, len1, len-n)  , an2=73尝试循环减去 an2=32    ==>  减了2次 ,退出while时, result[0]=2
             
            int t;
            while((t = jianfa(an1, an2+j, len1, len2-j)) >= 0){      //int jianfa(int a[], int b[], int len1, int len2)
            // an2+j 表示把数组的头指针向后移j个位置,即删掉j个an2补上的0
            // len2 同时减小j
                len1 = t;
                result[n-j]++;
            }
        }
        
        //处理进位 
        for(i = 0;i < max; i++)//进位
        {
            if(result[i] >= 10)
            {
                result[i+1] += result[i]/10;
                result[i] %= 10;
            }
        }
        
        //输出商 
        int flag = 0;
        for(i = max; i >= 0; i--)//输出
            if(flag)
                printf("%d",result[i]);
            else if(result[i])
            {
                printf("%d",result[i]);
                flag = 1;
            }
        if(!flag)
            printf("0\n");
        printf("\n");
        
    }
    return 0;
}
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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