【LeetCode】43. 字符串相乘(Java)

题目

给定两个以字符串形式表示的非负整数 num1 和 num2,返回 num1 和 num2 的乘积,它们的乘积也表示为字符串形式。

示例 1:
输入: num1 = “2”, num2 = “3”
输出: “6”

示例 2:
输入: num1 = “123”, num2 = “456”
输出: “56088”

【说明】

  • num1 和 num2 的长度小于110。
  • num1 和 num2 只包含数字 0-9。
  • num1 和 num2 均不以零开头,除非是数字 0 本身。
  • 不能使用任何标准库的大数类型(比如 BigInteger)或直接将输入转换为整数来处理。

来源:力扣(LeetCode)
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思路一

按照常规算乘法的步骤来写。
【LeetCode】43. 字符串相乘(Java)_第1张图片
分别使用num2的每一位与num1相乘,注意当num2不是最后一位时,需要在末尾补0。每计算完一次,将结果与先前的结果相加(字符串加法)。
代码如下:

public String multiply(String num1, String num2){
	// 特殊值处理
    int len1 = num1.length();
    int len2 = num2.length();
    if(len1 == 0 || len2 == 0 || num1.equals("0") || num2.equals("0")){
        return "0";
    }

	// 用字符串str保存计算结果
    String str = "0";
    // 分别用num2的每一位与num1相乘
    for(int i = len2 - 1; i >= 0; i--){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        // 末尾补零
        for(int j = 0; j < len2 - 1 - i; j++){
            sb.append(0);
        }

		// 与num1相乘
        int n2 = num2.charAt(i) - '0';
        int carry = 0;
        for(int j = len1 - 1; j >= 0 || carry != 0; j--){
            int n1 = j >= 0 ? num1.charAt(j) - '0' : 0;
            int temp = n1 * n2 + carry;
            sb.append(temp % 10);
            carry = temp / 10;
        }

		// 相加,更新str
        str = stringAdd(str, sb.reverse().toString());
    }
    return str;
}

// 字符串相加方法
private String stringAdd(String str1, String str2){
	// 特殊值判断
    if(str1.equals("0")){
        return str2;
    }
    if(str2.equals("0")){
        return str1;
    }

    int index1 = str1.length() - 1;
    int index2 = str2.length() - 1;
    int carry = 0;
    StringBuilder sb = new StringBuilder();

    while(index1 >= 0 || index2 >= 0 || carry != 0){
        int n1 = index1 >= 0 ? str1.charAt(index1)-'0' : 0;
        int n2 = index2 >= 0 ? str2.charAt(index2)-'0' : 0;
        int res = n1 + n2 + carry;
        sb.append(res % 10);
        carry = res / 10;
        index1--;
        index2--;
    }
    return sb.reverse().toString();
}

思路二

观察出两个性质:

  • 一个 m 位数和一个 n 位数相乘,结果最大为 m+n 位
  • num1[i] 与 num2[j] 相乘的结果,应保存在最终结果的 value[i+j+1] 的位置

例如:1234 * 23
两个乘数分别为 4 位和 2 位,所以我们使用一个 6 位的数组来保存结果。
1234的’3’ 与 23的’2’ 分别为 num1[2] 和 num2[0],相乘结果6应保存于value[3]

所有位数都相乘完后,处理进位和前端去0的问题
【LeetCode】43. 字符串相乘(Java)_第2张图片
代码如下:

public String multiply(String num1, String num2){
    // 特殊值处理
    int len1 = num1.length();
    int len2 = num2.length();
    if(len1 == 0 || len2 == 0 || num1.equals("0") || num2.equals("0")){
        return "0";
    }

    // 逐位相乘
    int len = len1 + len2;
    int[] value = new int[len];
    for(int i = 0; i < len1; i++){
        for(int j = 0; j < len2; j++){
            value[i + j + 1] += (num1.charAt(i) - '0') * (num2.charAt(j) - '0');
        }
    }

    // 处理进位
    int carry = 0;
    for(int i = len - 1; i >= 0; i--){
        value[i] += carry;
        carry = value[i] / 10;
        value[i] = value[i] % 10;
    }

    // 处理前面的零
    int index = 0;
    while(value[index] == 0){
        index++;
    }
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for(int i = index; i < len; i++){
        sb.append(value[i]);
    }
    return sb.toString();
}

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