C++算法之高精度计算

目录

高精度算法介绍

高精度算法应用

高精度加法

高精度减法

高精度乘法

高精度除法

        高精度除以低精度 

        高精度除以高精度

高精度算法介绍

       在C/C++中,我们经常会遇到限定数据范围的情况,我们先来看一下常用的int和long long两种数据类型的范围。

       C++标准规定:

       int占一个机器字长,在32位系统中int占32位,即4个字节,所以int的范围是[-2^{31},2^{31}-1],为10^{9}数量级。long long的范围则是[-2^{63},2^{63}-1],为10^{18}数量级。如果超过该数量级,就需要用到高精度算法。

高精度算法应用

    高精度加法

     1.输入两个整数a,b,输出它们的和(a,b<=10^{9}

       直接使用int/long long进行设变量计算。

      2.输入两个整数a,b,输入它们的和(a,b<=10^{500}

       分析:int:-2^{31}~2^{31}-1,数量级为10^{9},long long:-2^{63}~2^{63}-1,数量级为10^{18},解决方案:用数组模拟高精度。

C++算法之高精度计算_第1张图片算法核心:c[i]=a[i]+b[i],c[i+1]=c[i]/10,c[i]=c[i]%10;

#include
#include
#include
using namespace std;
char s1[505],s2[505];
int a[505],b[505],c[505];
int main(){
	int la,lb,lc;
	cin>>s1>>s2;
	la=strlen(s1);
	lb=strlen(s2);
	for(int i=0;i1){
		lc--;
	}
	for(int i=lc;i>0;i--){
		cout<

   高精度减法

C++算法之高精度计算_第2张图片要点:1.如果a

#include
#include
#include
using namespace std;
char s1[10090],s2[10090],s3[10090];
int a[10090],b[10090],c[10090];
int flag=0;
bool compare(char s1[],char s2[]){//比较s1和s2大小
	int u=strlen(s1),v=strlen(s2);
	if(u!=v){
		return u>v;
	}
	for(int i=0;is2[i];
		}
	}
	return true;
} 
int main(){
	int la,lb,lc;
	cin>>s1>>s2;
	la=strlen(s1);
	lb=strlen(s2);
	if(!compare(s1,s2)){//字符交换
		flag=1;//记录
		strcpy(s3,s1);
		strcpy(s1,s2);
		strcpy(s2,s3);
        //交换后也要记得交换la,lb的值
		int temp=la;
		la=lb;
		lb=temp;
	}
	for(int i=0;i1){//去掉前导0
		lc--;
	}
	if(flag==1){//交换过的最后加上负号
		cout<<"-";
	}
	for(int i=lc;i>0;i--){
		cout<

   高精度乘法

C++算法之高精度计算_第3张图片      通过图示分析,我们发现规律,a[1]*b[1]对应c[1]位置,a[2]*b[1]对应c[2]位置,a[3]*b[1]对应c[3]位置,a[4]*b[1]对应c[4]位置,a[1]*b[2]对应c[2],a[2]*b[2]对应c[3]位置,a[3]*b[2]对应c[4]位置,a[4]*b[2]对应c[5]位置。

      容易得出a[i]*b[j]对应c[i+j-1]位置,然后考虑进位,我们可以得到c[i+j-1]的关系式:c[i+j-1]+=a[i]*b[j];c[i+j]=c[i+j-1]/10;c[i+j-1]%=10;

#include
#include
using namespace std;
char s1[2005],s2[2005];
int a[2005],b[2005],c[4005];
int main(){
	int la,lb,lc;
	cin>>s1>>s2;
	la=strlen(s1);
	lb=strlen(s2);
	for(int i=0;i1){
		lc--;
	}
	for(int i=lc;i>0;i--){
		cout<

   高精度除法

    高精度除以低精度 

C++算法之高精度计算_第4张图片也就是大数除以小数,使用逐位试商法(也就是不断求商和求余数的过程)

#include
#include
using namespace std;
char s1[5005];//存储大数 
long long b;//存储小数
long long a[5005],c[5005],la,lc,x; 
int main(){
	cin>>s1>>b;
	la=strlen(s1);//被除数的长度 
	for(int i=1;i<=la;i++){
		a[i]=s1[i-1]-'0';
	}
	for(int i=1;i<=la;i++){
		c[i]=(x*10+a[i])/b;//求商 
		x=(x*10+a[i])%b;//求余数 
	}
	lc=1;
	while(c[lc]==0&&lc

     高精度除以高精度

C++算法之高精度计算_第5张图片方法:减法模拟除法

#include
#include
using namespace std;
char s1[305],s2[305];
int a[305],b[305],c[305],tmp[305];//a为被除数,b为除数,c为商
void init(int *x){
	char s[305];
	cin>>s;
	x[0]=strlen(s);
	for(int i=0;i0;i--){
		cout<b,返回0表示a=b,返回-1表示ab[0]){
		return 1;
	}
	if(a[0]0;i--){
		if(a[i]>b[i]){
			return 1;
		}
		if(a[i]0){
		a[0]--;
	}//删除a的前导0,修正a的位数 
}
void numcpy(int p[],int q[],int n){//将除数移动相应的位数 
	for(int i=1;i<=p[0];i++){
		q[i+n-1]=p[i];
	}
	q[0]=p[0]+n-1;//移动后数组的位数 
}
int main(){
	init(a);//输入a 
	init(b);//输入b
	c[0]=a[0]-b[0]+1;
	for(int i=c[0];i>=1;i--){
		memset(tmp,0,sizeof(tmp));
		numcpy(b,tmp,i);//除数移动相应的位数 
		while(compare(a,tmp)>=0){//当被除数大于除数时执行循环 
			c[i]++;
			minu(a,tmp);
		}
	} 
	while(c[c[0]]==0&&c[0]>1){
		c[0]--;
	}
	print(c);//商 
	cout<

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