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一、概述
C/C++中的int類(lèi)型能表示的范圍是-2E31-2E31–1。unsigned類(lèi)型能表示的范圍是0-2E32–1,即 0-4294967295。所以,int和unsigned類(lèi)型變量,都不能保存超過(guò)10位的整數(shù)。有時(shí)我們需要參與運(yùn)算的數(shù),可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止10 位,例如,可能需要保留小數(shù)點(diǎn)后面100位(比如求π的值),那么,即便使用能表示很大數(shù)值范圍的double變量,但是由于double變量只有64位,所以還是不可能達(dá)到精確到小數(shù)點(diǎn)后面100位這樣的精度。double變量的精度也不足以表示一個(gè)100位的整數(shù)。一般我們稱(chēng)這種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型無(wú)法表示的整數(shù)為大數(shù)。如何表示和存放大數(shù)呢?在c語(yǔ)言下,我們可以用數(shù)組存放和表示大整數(shù),一個(gè)數(shù)組元素,存放大數(shù)中的一位。而在c++中,使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的string類(lèi)型,使得大數(shù)問(wèn)題的計(jì)算更加實(shí)用(沒(méi)有最大值的限制),更加靈活(輸入更加簡(jiǎn)潔方便),更加簡(jiǎn)單(可以方便的處理小數(shù)之間的運(yùn)算)。
二、算法原理簡(jiǎn)單描述:
看如下大整數(shù)的加法運(yùn)算:
answer每一位都是num1、num2和carry的和,因此,我們?cè)谳斎爰訑?shù)和被加數(shù)的string之后,可以將內(nèi)容進(jìn)行一次反轉(zhuǎn),這樣,answer[i]=num1[i]+num2[i]+carry[i-1]
。反轉(zhuǎn)的一個(gè)重要的原因是可以方便的將向前的進(jìn)位和運(yùn)算變?yōu)橄蚝蟮倪M(jìn)位運(yùn)算,有利于充分發(fā)揮string的特點(diǎn)。在這里,我們可以使用<algorithm>頭文件下的reverse()
函數(shù)方便的實(shí)現(xiàn)string的內(nèi)容反轉(zhuǎn)。當(dāng)運(yùn)算完畢后,反轉(zhuǎn)回來(lái)即可。
當(dāng)加入小數(shù)點(diǎn)后,我們就需要考慮一些額外的問(wèn)題--小數(shù)點(diǎn)的位置問(wèn)題,筆者在此采用了如下的策略:將輸入內(nèi)容格式檢查之后(使用了cctpe頭文件),將一個(gè)數(shù)分為小數(shù)部分和整數(shù)部分,然后先運(yùn)算小數(shù)部分,將得到的carry最后和整數(shù)部分一起運(yùn)算,最后將兩部分的和拼接在一起。
對(duì)于大數(shù)的減法問(wèn)題,基本上是大數(shù)加法的一個(gè)逆運(yùn)算過(guò)程,筆者不在細(xì)講,看源代碼就可以很容易的理解。
三、程序代碼:
/* 大數(shù)的運(yùn)算1--加法: 利用C++ string實(shí)現(xiàn)任意長(zhǎng)度正小數(shù)、整數(shù)之間的加減法 作者:大大維 2017/5/5 */ #include<iostream> #include<string> #include<cctype> #include<algorithm> using namespace std; string sum(string,string,string,string); string sub(string,string,string,string); int main() { string num1,num2; cout<<"Input num1 , num2:"<<endl; cin>>num1>>num2; string num11,num12,num21,num22; //輸入檢查 //是否是小數(shù)的標(biāo)志 bool num1Flag=false,num2Flag=false; for(auto c:num1) { //由數(shù)字或者數(shù)字加一個(gè).組成 if(!isdigit(c)||num1.empty()) { if(c=='.'&&!num1Flag) { num1Flag=true; } else { cout<<"num1: Please input correct form!!!"<<endl; return 0; } } } for(auto c:num2) { if(!isdigit(c)||num2.empty()) { if(c=='.'&&!num2Flag) { num2Flag=true; } else { cout<<"num2: Please input correct form!!!"<<endl; return 0; } } } //字符串分割{整數(shù)部分和小數(shù)部分) if(num1Flag)//如果是小數(shù) { int i=0; while(i!=num1.size()&&num1[i]!='.') { num11+=num1[i]; ++i; } while(++i!=num1.size()) { num12+=num1[i]; } //用于.XXX或XXX.型輸入的控制 if(num11.empty()) num11+='0'; if(num12.empty()) num12+='0'; } else//如果是整數(shù) { num11=num1; num12+='0'; } if(num2Flag)//如果是小數(shù) { int i=0; while(i!=num2.size()&&num2[i]!='.') { num21+=num2[i]; ++i; } while(++i!=num2.size()) { num22+=num2[i]; } //用于.XXX或XXX.型輸入的控制 if(num21.empty()) num21+='0'; if(num22.empty()) num22+='0'; } else//如果是整數(shù)str { num21=num2; num22+='0'; } cout<<"The Sum result = "<<sum(num11,num12,num21,num22)<<endl; cout<<"The Sub result = "<<sub(num11,num12,num21,num22)<<endl; } //加法 較長(zhǎng)的整數(shù)部分 較長(zhǎng)的小數(shù)部分 較短的整數(shù)部分 較短的小數(shù)部分 string sum(string strLong1,string strLong2,string strShort1,string strShort2) { //小數(shù)部分計(jì)算 if(strLong2.size()<strShort2.size()) { string strTemp=strLong2; strLong2=strShort2; strShort2=strTemp; } //補(bǔ)0 for(int i=strShort2.size(); i<strLong2.size(); ++i) strShort2+='0'; //反轉(zhuǎn)字符串 reverse(strLong2.begin(),strLong2.end()); reverse(strShort2.begin(),strShort2.end()); //小數(shù)部分進(jìn)行加法計(jì)算 string strRes2(strLong2.size(),'0'); int carry=0;//進(jìn)位 for(int i=0; i!=strLong2.size(); ++i) { int a=strShort2[i]-'0',b=strLong2[i]-'0'; a=a+b+carry; carry=a/10; strRes2[i]=(a%10)+'0'; } //反轉(zhuǎn)回來(lái) reverse(strRes2.begin(),strRes2.end()); //整數(shù)部分計(jì)算 if(strLong1.size()<strShort1.size()) { string strTemp=strLong1; strLong1=strShort1; strShort1=strTemp; } //反轉(zhuǎn)字符串 reverse(strLong1.begin(),strLong1.end()); reverse(strShort1.begin(),strShort1.end()); string strRes1(strLong1.size(),'0'); for(int i=0; i!=strShort1.size(); ++i) { int a=strShort1[i]-'0',b=strLong1[i]-'0'; a=a+b+carry; carry=a/10; strRes1[i]=(a%10)+'0'; } for(int i=strShort1.size(); i!=strLong1.size(); ++i) { int b=strLong1[i]-'0'; b+=carry; carry=b/10; strRes1[i]=b%10+'0'; } if(carry) { strRes1+=(carry+'0'); } //反轉(zhuǎn)回來(lái) reverse(strRes1.begin(),strRes1.end()); //合并整數(shù)部分和小數(shù)部分 string strRes=strRes1+'.'+strRes2; return strRes; } //減法 被減數(shù)的整數(shù)部分 被減數(shù)的小數(shù)部分 減數(shù)的整數(shù)部分 減數(shù)的小數(shù)部分 string sub(string strBjs1,string strBjs2,string strJs1,string strJs2) { //小數(shù)部分進(jìn)行減法計(jì)算 int cntTemp=strBjs2.size()-strJs2.size(); //補(bǔ)0 if(cntTemp<=0) { for(int i=cntTemp;i!=0;++i) { strBjs2+='0'; } } else { for(int i=cntTemp;i!=0;--i) { strJs2+='0'; } } //反轉(zhuǎn)字符串 reverse(strBjs2.begin(),strBjs2.end()); reverse(strJs2.begin(),strJs2.end()); string strRes2(strBjs2.size(),'0'); int carry=0;//進(jìn)位 for(int i=0; i!=strBjs2.size(); ++i) { int a=strBjs2[i]-'0',b=strJs2[i]-'0'; a=a-b-carry; if(a>=0) { carry=0; strRes2[i]=a+'0'; } else { carry=1; strRes2[i]=a+10+'0'; } } //反轉(zhuǎn)回來(lái) reverse(strRes2.begin(),strRes2.end()); //整數(shù)部分進(jìn)行減法計(jì)算 //反轉(zhuǎn)字符串 reverse(strBjs1.begin(),strBjs1.end()); reverse(strJs1.begin(),strJs1.end()); string strRes1(strBjs1.size(),'0'); for(int i=0;i!=strJs1.size();++i) { int a=strBjs1[i]-'0',b=strJs1[i]-'0'; a=a-b-carry; if(a>=0) { carry=0; strRes1[i]=a+'0'; } else { carry=1; strRes1[i]=a+10+'0'; } } for(int i=strJs1.size();i!=strBjs1.size();++i) { int a=strBjs1[i]-'0'; a=a-carry; if(a>=0) { carry=0; strRes1[i]=a+'0'; } else { carry=1; strRes1[i]=a+10+'0'; } } if(carry)//此時(shí)除數(shù)比被除數(shù)大,結(jié)果為負(fù)數(shù) { return "*"; } //反轉(zhuǎn)回來(lái) reverse(strRes1.begin(),strRes1.end()); //清楚冗余0 string strTemp; cntTemp=0; for(int i=0;strRes1[i]=='0';++i)++cntTemp; for(int i=cntTemp;i!=strRes1.size();++i) strTemp+=strRes1[i]; strRes1=strTemp; //合并整數(shù)部分和小數(shù)部分 string strRes=strRes1+'.'+strRes2; return strRes; }
四、運(yùn)行結(jié)果截圖:
說(shuō)明1:此處有一定的容錯(cuò)性,可以處理(.X或X.型的數(shù)據(jù))
說(shuō)明2:(*)表示結(jié)果為負(fù)數(shù),不再處理
說(shuō)明3:對(duì)輸出格式統(tǒng)一控制為小數(shù)類(lèi)型
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來(lái)一定的幫助,如果有疑問(wèn)大家可以留言交流,謝謝大家對(duì)億速云的支持。
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