高精度前言
C++中int不能超过2^31-1,最长的long long也不能超过2^63-1,所以我们在题目中如果碰到了很长很长的数,并且需要进行大数运算时,就需要高精度存储。
高精度总体思路
由于int和long long的限制,我们要想存放很长的数就需要利用数组存储,C++中可以利用STL中的vector容器存储
读取: 由于数据很大,用int存放不下,一般利用字符串读取
数据存放:用vector倒序存储,即将小位放到前面,将大位放到后面,这样方便数据处理
高精度算法
高精度加法
示例题目:
我们一般习惯是加法从个位数开始运算, t表示进位,初始t为0。先将个位数相加,图中为6+5=11
在加法中11%10 = 1为个位,11/10=1为进位,即t = 1,所以十位数相加为2+4+1=7,如此往复。根据此思路即可写出代码
//高精度加法
#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
vector<int> add(vector<int> A,vector<int> B)
{
//进位t初始为0
int t = 0;
vector<int> C;
//i到任意一方结尾停止
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];
//相加后如果大于10要取余作为个位,如果小于10不影响
C.push_back(t%10);
//算进位
t = t/10;
}
//最后一次计算 如果t为1 要在最高位补1
if(t) C.push_back(t);
return C;
}
int main()
{
vector<int> A,B;
//利用字符串读取
string a,b;
cin>>a>>b;
//将高位存放在后面,低位存放的前面
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');
//auto为自动判断类型,会自动判断函数的返回类型
auto C = add(A,B);
for(int i = C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i];
}
其中a[i]-'0'是将字符类型的数字转换为整型类型的数字
需要注意的是这段代码
if(t) C.push_back(t);
这为了解决50+50 = 100类似的情况,最后一次计算后如果t=1,则需要在最高位补1。
高精度减法
示例题目:
减法计算思路与加法相似
此时t表示的是借位,总体计算公式为 a[i]-b[i]-借位。
借位的计算
如果这次的A[i]-B[i] >= 0则下次的借位为0,反之下次计算的借位为1。
解决了计算的问题,减法还有负数的问题,如果小数减去大数要为负数,所以我们需要自己写一个判断两数大小的函数
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;
}
先比较两数的位数,再依次比较两数的每一位,到最后还未得出结果,则返回true表示两数相等
在输出时分类讨论,负数先输出负号在输出数据即可
完整代码
//高精度减法模板
#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
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;
}
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
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');
//正数
if(cmp(A,B))
{
auto C = sub(A,B);
for(int i = C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i];
}
//负数
else
{
auto C = sub(B,A);
cout<<"-";
for(int i = C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i];
}
return 0;
}
在题目中可能会出现需要去除前导0的情况
例如输出023,这个0没有实际意义,需要去除,被称为前导0
利用下面这段代码即可去除前导0
while(C.size()>1 && C.back() ==0 ) C.pop_back();
高精度乘法
示例题目:
高精度乘法一般只考虑大数乘以小数
与加法十分类似,所以具体思路参考加法,需要注意的是,乘法也需要去前导0.
#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
vector<int> mul(vector<int> A,int b)
{
vector<int> C;
int t = 0;
for(int i = 0;i<A.size();i++)
{
if(i<A.size()) t += A[i]*b;
C.push_back(t%10);
t = t/10;
}
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');
auto C = mul(A,b);
for(int i = C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i];
return 0;
}
高精度除法
实例题目
高精度除法需要注意的是余数,并且与加减乘法不同的是,除法是从高位开始计算的,而加减乘法是从低位开始计算的,需要加以区别
模拟除法过程我们可以发现,每次的被除数是上次计算得到的余数r*10加上a[i],在图中为
1*10+5=15,我们将r/b入数组即可。
完整代码
#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
vector<int> div(vector<int>& A,int b,int& r)//r传入r的地址,便于直接对余数r进行修改
{
r = 0;
vector<int> C;
for(int i = A.size()-1;i>=0;i--)//对A从最高位开始处理
{
r = r*10+A[i];//对A从最高位开始处理
C.push_back(r/b);//将上次的余数*10在加上当前位的数字,便是该位需要除的被除数
r = r%b;//余数
}
//由于在除法运算中,高位到低位运算,因此C的前导零都在vector的前面而不是尾部,vector只有删除最后一个数字pop_back是常数复杂度,而对于删除第一位没有相应的库函数可以使用,而且删除第一位,其余位也要前移,
//因此我们将C翻转,这样0就位于数组尾部,可以使用pop函数删除前导0
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>>b;
vector<int> A;
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;
}
高精度除法同样需要去除前导0,不过不同的是,由于在除法运算中,高位到低位运算,因此C的前导零都在vector的前面而不是尾部,vector只有删除最后一个数字pop_back是常数复杂度,而对于删除第一位没有相应的库函数可以使用,而且删除第一位,其余位也要前移,因此我们可以利用reverse()函数将C翻转,这样0就位于数组尾部,可以使用pop函数删除前导0文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-820726.html
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