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DAY3 高精度算法(+,-,*,/)

时间:2024-08-03 18:26:49浏览次数:11  
标签:10 高精度 int DAY3 back -- 算法 vector size

本文将要简单介绍acwing中的高精度算法,高精度指的就是有成百上千位的数进行运算,远远超出当前编程语言中的数据范围。\

四个运算中的共同点都是数据位数较长(上千位),处理的方法都是将数据转化为字符串,再将字符串存进vector容器中,根据运算的基本特征进行处理

首先介绍高精度加法:

题目:acwing791

给定两个正整数(不含前导 0),计算它们的和。

输入格式

共两行,每行包含一个整数。

输出格式

共一行,包含所求的和。

数据范围

1≤整数长度≤100000

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
const int n = 1e6+10;
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) c.push_back(1);
	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');//倒序存储
	for (int i = b.size() - 1; i >= 0; i--) B.push_back(b[i] - '0');
	auto c = add(A, B);
	for (int i = c.size() - 1; i >= 0; i--) {
		cout << c[i];
	}
	return 0;
}

值得注意的是,本段代码中add函数使用地址值传递&,避免复制对象,传入数据更加方便快捷,也可以直接改变数据(但是在此处并没有使用到该性质);auto的作用是自动判别变量的类型,比如atuo a=0,那么a就是int类型的,此处的c是vector<int>类型的。

在main函数中,将两个大整数变为字符串在存储进vector容器中(倒序存储),再用add函数进行加法运算,在add函数中考虑到a,b位数可能不同,判别方式就根据人类做加法的方式进行设计(后面的位数相加,满10进1,如果两个刚好一样长,首位数相加>=10,那么就要补上1)。

接下来介绍高精度减法:

题目:acwing792

给定两个正整数(不含前导 0),计算它们的差,计算结果可能为负数。

输入格式

共两行,每行包含一个整数。

输出格式

共一行,包含所求的差。

数据范围

1≤整数长度≤100000

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
const int n = 1e6 + 10;
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;
	}
	while (c.size() > 1 && c.back() == 0) c.pop_back();
	return c;
}
bool cmp(vector<int>& A, vector<int>& B) {
	if (A.size() != B.size()) return 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;
}
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');//倒序存储
	for (int i = b.size() - 1; i >= 0; i--) B.push_back(b[i] - '0');
	if (cmp(A, B)) {
        auto c = sub(A, B);
		for (int i = c.size() - 1; i >= 0; i--) {
			cout << c[i];}
	}
	else {
		auto c = sub(B, A);
		cout << "-";
		for (int i = c.size() - 1; i >= 0; i--) {
			cout << c[i];
		}
	}
	return 0;
}

本段代码存储大整数的方法和高精度加法一致,但是减法还需要考虑正负性。需要先判断结果的正负性(cmp函数比较位数长度,若位数长度一致则从最高位一直比下去,如果两个数完全一致就返回true,认为这种情况可以符合条件)。接下来就判断cmp的真假,如果是真,那么结果就为整数,否则为负数。结果为负数时,我们就需要输出负号。

减法sub的算法和人类算法一致,不足就借一位,但是结果可能会出现前导0,比如55-50,根据人类的算法是5,机器的算法是05,故而我们要将前导0删除。

其次介绍高精度乘法:

题目:acwing793

给定两个非负整数(不含前导 00) A和 B,请你计算 A×B 的值。

输入格式

共两行,第一行包含整数 A,第二行包含整数 B。

输出格式

共一行,包含 A×B的值。

数据范围

1≤A的长度≤100000
0≤B≤10000

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
vector<int> mul(vector<int>& A, int B) {
	int t = 0;
	vector<int> c;
	for (int i = 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();
	return c;
}
int main() {
	string a; int b;
	cin >> a >> b;
	vector<int> A;
	for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i--) A.push_back(a[i] - '0');
	auto c = mul(A, b);
	for (int i = c.size() - 1; i >=0; i--) cout << c[i];
	return 0;
}

很明显在题目中A是一个大整数,B是int类型的整数,读取方式与高精度加法和减法一致。

在具体实现mul乘法算法时,和人类思维保持一致,末尾相乘,满10进1.当然,此处有一个特例,当B恰好为0是,结果就是一串0,实际上结果仅为0,我们便需要删除前导0。

最后介绍的是高精度除法:

题目:acwing794

给定两个非负整数(不含前导 00) A,B,请你计算 A/B 的商和余数。

输入格式

共两行,第一行包含整数 A,第二行包含整数 B。

输出格式

共两行,第一行输出所求的商,第二行输出所求余数。

数据范围

1≤A的长度≤100000
1≤B≤10000
B一定不为 0

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
vector<int> div(vector<int>& A,int b,int &r) {
	r = 0;
	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;
	vector<int> A;
	cin >> a >> b;
	for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i--) A.push_back(a[i] - '0');
	int r;
	auto c = div(A, b, r);
	for (int i = c.size()-1; i>=0; i--) cout << c[i];
	cout << endl << r << endl;
	return 0;
}

本段代码中读取方式和以上一致。在实现div除法算法时,依旧保持和人类一致,从被除数的首位一直往后推,直到被除数相除的结果不为0,循环往复。假设被除数是188,除数是9,计算出来的结果是020,余数为8,此时就需要消除前导0,反转序列将前导0删除。

值得注意的是此处的r需要地址传递,因为r是在不断变化的。

标签:10,高精度,int,DAY3,back,--,算法,vector,size
From: https://blog.csdn.net/2303_79012056/article/details/140807745

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