【算法基础】高精度运算

简介: 【算法基础】高精度运算

高精度加法

主要思路就是利用编程模拟人工的加法

方便操作使用vector来存储这些数

为了方便进位,需要将原数字倒过来存储到vector中

加完所有位之后别忘了判断最后一位的进位

最后需要将vector中的数倒着输出

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;
vector<int> add(vector<int>& A, vector<int>& B){
    vector<int> C;
    int t = 0;
    for(int i = 0; i < A.size() || i < B.size(); i++){
        if(i < A.size()) t += A[i];
        if(i < B.size()) t += B[i];
        C.push_back(t%10);
        t /= 10;
    }
    if(t > 0) C.push_back(t);
    return C;
}
int main(){
    string a, b;
    vector<int> A, B;
    cin >> a >> b;
    for(int i = a.size()-1; i >= 0; i--) A.push_back(a[i]-'0'); //倒着将数存入vector
    for(int i = b.size()-1; i >= 0; i--) B.push_back(b[i]-'0');
    auto C = add(A, B);
    //倒着输出
    for(int i = C.size()-1; i >= 0; i--){
        cout << C[i];
    }
    return 0;
}

高精度减法

存储方式与高精度加法一样

在减操作前,先判断a,b的大小,都转换成大数-小数的形式,如果结果是负数,先输出一个负号

对于每一位的操作,都是:减数-被减数-借位

每次需要判断被减数是否有对应的这一位,没有就用0代替

借位初始化为0,在每次操作后,如果得到的是负数,借位就是1,否则就是0

每一位的得数有两种情况,t<0, t>=0

如果t>0得数就是t,否则得数是t+10

最后倒着输出结果即可

#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;
//A >= B
bool cmp(vector<int> &A, vector<int> &B){
    if(A.size() < B.size()) return false;
    else if(A.size() == B.size()){
        for(int i = A.size()-1; i >= 0; i--)
            if(A[i] != B[i])
                return A[i] > B[i];
    }
    return true;
}
vector<int> sub(vector<int> &A, vector<int> &B){
    vector<int> C;
    for(int i = 0, t = 0; i < A.size(); i++){
        t = A[i] - t;
        if(i < B.size()) t -= B[i];
        C.push_back((t+10)%10);
        if(t < 0) t = 1;
        else t = 0;
    }
    //去除前导0 注意留1位
    while(C.size() > 1 && C.back() == 0) C.pop_back();
    return C;
}
int main(){
    string a, b;
    vector<int> A, B;
    cin >> a >> b;
    for(int i = a.size()-1; i >= 0; i--) A.push_back(a[i]-'0');
    for(int i = b.size()-1; i >= 0; i--) B.push_back(b[i]-'0');
    vector<int> C;
    if(cmp(A, B)) C = sub(A, B);
    else C = sub(B, A), cout << "-";
    for(int i = C.size()-1; i >= 0; i--) cout << C[i];
    return 0;
}

高精度乘法

存储方式和前面一样,只是这里的相乘方式和手算的方式不一样

这里需要将乘数的每一位分别与被乘数相乘加上这一位的进位

每一位的相乘结果为t,则t%10为得数的相应位的数,t/10为进位的数

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;
vector<int> mul(vector<int> &A, int b){
    vector<int> C;
    for(int i = 0, t = 0; i < A.size() || t; i++){
        if(i < A.size()) t += A[i] * b;
        C.push_back(t % 10);
        t /= 10;
    }
    while(C.size() > 1 && C.back() == 0) C.pop_back();  //如果全是乘0,所有位数都是0
    return C;
}
int main(){
    string a;
    int b;
    cin >> a;
    cin >> b;
    vector<int> A;
    for(int i = a.size() - 1; i >= 0; i--) A.push_back(a[i]-'0');
    vector<int> C = mul(A, b);
    for(int i = C.size() - 1; i >= 0; i--) cout << C[i];
    cout << endl; 
    return 0;
}

高精度除法

除法与前面的几种高精度运算都不太一样的地方在于

数据的存储方式,这里需要从除数的最高位开始运算,所以得到的数字也是从高位开始的

这里只需要将运算完的vector去除前导0之后reverse一下即可

做除法运算时,首先需要将上次除法得到的余数*10+下一位数字作为除数

然后除数/被除数得到商

除数%被除数得到这次运算的余数

最后的余数就是整个除法运算的余数

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
vector<int> div(vector<int> &A, int b, int &r){
    vector<int> C;
    for(int i = A.size()-1; i >= 0; i--){
        r = r*10 + A[i];
        C.push_back(r/b);
        r %= b;
    }
    reverse(C.begin(), C.end());
    while(C.size() > 1 && C.back() == 0) C.pop_back();
    return C;
}
int main(){
    string a;
    int b;
    cin >> a;
    cin >> b;
    vector<int> A;
    for(int i = a.size()-1; i >= 0; i--) A.push_back(a[i]-'0');
    int r = 0;
    vector<int> C = div(A, b, r);
    for(int i = C.size() - 1; i >= 0; i--) cout << C[i];
    cout << endl << r << endl;
    return 0;
}
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