两个不超过50000位的数,求乘积。高精度乘法,但是写暴力高精的话复杂度是O(n^2),不压位估计是要T掉的=,这里介绍一种新的方法,可以在O(nlogn)的复杂度内求出答案。
先来说一下我对fft的理解吧,fft其实就是一个求多项式乘法的快速算法,两个n阶多项式相乘,传统的方法是循环相乘再累加,复杂度是O(n^2),而用fft去实现的话,复杂度可以降到O(nlogn)。对于n阶多项式,我们可以用两种方法去表示,一种是常用的稀疏表示法,也就是a0+a1*x^1+a2*x^2+...+an*x^n,另一种是点集表示法,在平面上取x坐标的集合X,对于每个x[i]求出y[i]=A(x),其中A()为一个多项式,这样可以用这个点集来描述这个多项式(可以看做是集合表示吧)。对于用系数表示两个多项式X,Y,求Z=X*Y的话,可以通过一下四步实现:
1:使次数界增加一倍:把X,Y的系数项扩大一倍,扩充成2n阶的多项式。
2: 求值:把X和Y分别转化成用的点集表示法表示。
3:点乘:Z[i]=X[i]*Y[i],乘法可以看做复数乘法。
4:插值:把Z由点集表示法转化成稀疏表示法。
其中过程2即离散傅里叶变化(DFT),过程4为逆离散傅里叶变换(IDFT),而如果有选择性的选取某些点来构成点集表示发的集合(即选取复平面上的“单位复根”),就可以将DFT优化成O(nlogn)的FFT从而降低整体的时间复杂度,最终过程2,4的时间复杂度为O(nlogn),过程1,3的复杂度为O(n),整体的时间复杂度为O(nlogn).FFT具体的具体实现可以参考算导上的讲解,当然看不明白的话就只好记模板了= -...
然后来看这一题,两个数相乘的话,可以看做x[i]=10^i的两个多项式的乘法,那么可以直接用FFT来实现,要注意的一点就是求出乘积的系数后,转化成整数时注意四舍五入,然后注意处理进位的情况。
#include <iostream> #include <cstdio> #include <algorithm> #include <cmath> #include <cstring> using namespace std; typedef long long ll; const double PI = acos(-1.0); struct comp { double r,i; comp(double rt=0,double it=0) { r=rt; i=it; } comp operator +(const comp& b) { return comp(r+b.r,i+b.i); } comp operator -(const comp &b) { return comp(r-b.r,i-b.i); } comp operator *(const comp &b) { return comp(r*b.r-i*b.i,r*b.i+i*b.r); } }; void change(comp y[],int len)//二进制转置--雷德算法 { int i,j,k; for(i = 1, j = len/2;i < len-1;i++) { if(i < j)swap(y[i],y[j]); k = len/2; while( j >= k) { j -= k; k /= 2; } if(j < k)j += k; } } void fft(comp y[],int len,int on) /* on=1 DFT 把一个多项式的系数向量转化为点集表示; on=-1,IDFT 把一个点集转化成多项式的系数向量*/ { change(y,len); for(int h = 2;h <= len;h <<= 1) { comp wn(cos(-on*2*PI/h),sin(-on*2*PI/h)); for(int j = 0;j < len;j += h) { comp w(1,0); for(int k = j;k < j+h/2;k++) { comp u = y[k]; comp t = w*y[k+h/2]; y[k] = u+t; y[k+h/2] = u-t; w = w*wn; } } } if(on == -1) for(int i = 0;i < len;i++) y[i].r /= len; } void conv(comp f[],int len)//求f的卷积 { fft(f,len,1); for (int i=0; i<len; i++) f[i]=f[i]*f[i]; fft(f,len,-1); } int n,m,len1,len2,len; char a[50500],b[50500]; comp x[450500],y[450500]; int ans[450500]; int main() { // freopen("in.txt","r",stdin); while(~scanf("%s",a)) { scanf("%s",b); int l1=strlen(a); for (int i=0; i<l1; i++) x[l1-i-1]=comp(a[i]-'0',0); int l2=strlen(b); for (int i=0; i<l2; i++) y[l2-i-1]=comp(b[i]-'0',0); len=1; while(len<(l1+l2)*2) len<<=1; for (int i=l1; i<len; i++) x[i]=comp(0,0); for (int i=l2; i<len; i++) y[i]=comp(0,0); fft(x,len,1); fft(y,len,1); for (int i=0; i<len; i++) x[i]=x[i]*y[i]; fft(x,len,-1); for (int i=0; i<len; i++) ans[i]=(int)(x[i].r+0.5); for (int i=0; i<len; i++) if (ans[i]>9) { ans[i+1]+=ans[i]/10; ans[i]%=10; } bool ok=false; for (int i=len-1; i>=0; i--) { if (ok) printf("%d",ans[i]); else if (ans[i]) { ok=true; printf("%d",ans[i]); } } if (!ok) puts("0"); else puts(""); } }