Java利用BigInteger类进行复数的幂运算

首先在int的范围内求复数的幂运算。从复数的乘法运算说起,已知两个复数(a+bi)、(c+di),由复数的运算法则可得(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i。虚数由实部和虚部组成,进行幂运算的时候,直接用上面推导的公式就行,第一次循环的时候a=c,b=d,之后把(ac-bd)的值赋给c,把(ad+b*c)的值赋给d。

import java.util.Scanner;

public class ComplexNum {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        int a,b,c,d,n;//a,c为实部 b,d为虚部
        n=sc.nextInt();//次方
        a=c=sc.nextInt();
        b=d=sc.nextInt();
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            int temp1=a*c-b*d;//实部
            int temp2=a*d+b*c;//虚部
            c=temp1;
            d=temp2;
        }
        if(d>0)
            System.out.println(c+"+"+d+"i");
        else
            System.out.println(c+""+d+"i");

    }
}

运行结果

2 
2 3
-5+12i
import java.math.BigInteger;
import java.util.Scanner;

public class ComplexNum2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        BigInteger a,b,c,d=new BigInteger("1");//初始值
        int n=sc.nextInt();//次方
        a=c=new BigInteger(sc.next());//实部
        b=d=new BigInteger(sc.next());//虚部
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            BigInteger temp1=(a.multiply(c)).subtract(b.multiply(d));
            BigInteger temp2=(a.multiply(d)).add(b.multiply(c));
            c=temp1;
            d=temp2;

        }
        if(d.compareTo(BigInteger.ZERO)>0)
            System.out.println(c+"+"+d+"i");
        else
            System.out.println(c+""+d+"i");
    }
}

运行结果
2
2 3
-5+12i

这个方法是我看到2018蓝桥杯的一道题引发的思考。
贴上原题
标题:复数幂
设i为虚数单位。对于任意正整数n,(2+3i)^n 的实部和虚部都是整数。
求 (2+3i)^123456 等于多少? 即(2+3i)的123456次幂,这个数字很大,要求精确表示。
答案写成 “实部±虚部i” 的形式,实部和虚部都是整数(不能用科学计数法表示),中间任何地方都不加空格,实部为正时前面不加正号。(2+3i)^2 写成: -5+12i,
(2+3i)^5 的写成: 122-597i
注意:需要提交的是一个很庞大的复数,不要填写任何多余内容。
根据上面的代码修改而成

import java.math.BigInteger;

public class ComplexNum2 {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime=System.currentTimeMillis();
        BigInteger a=new BigInteger("2");
        BigInteger b=new BigInteger("3");
        BigInteger c=a;
        BigInteger d=b;
        for (int i = 1; i < 123456; i++) {
            BigInteger temp1=(a.multiply(c)).subtract(b.multiply(d));
            BigInteger temp2=(a.multiply(d)).add(b.multiply(c));
            c=temp1;
            d=temp2;

        }
        if(d.compareTo(BigInteger.ZERO)>0)
            System.out.println(c+"+"+d+"i");
        else
            System.out.println(c+""+d+"i");
        System.out.println("共"+c.toString().length()+d.toString().length()+"位");
        long endTime=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("一共用了"+(double)(endTime-startTime)/1000+"秒");
    }
}

Java利用BigInteger类进行复数的幂运算_第1张图片

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