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谁有超长整数运算的好算法?

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xuefu998        

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发表于 2005-2-1 16:07 |只看该作者 |倒序浏览
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谁有超长整数运算的好算法?

, b& f! w, a# B/ z2 |! E3 R8 k J

现在CPU还是64位的,量长整数不过int64(2^64),超过这个数的整数怎么办,如1000!等,请各位有心人指点迷津。

[em08][em08][em08]
zan
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aftermath        

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高精度,用一个线性表保存一个大整数,具体说,将大整数写成p进制数,线性表的每一项存p进制其中一位。

参考下面代码

#include <iostream>; v! K! J4 `( p6 Q( a d [$ M: o #include <memory>; t* [2 P" E; D9 f0 ]8 g# _; h2 C( R # include <string> # W: z3 l. i9 n. d9 e1 \' L& Ausing namespace std;

typedef long long hugeint;

const int Base = 1000000000;. l( X* R' S3 @& J# B6 @0 S const int Capacity = 200;

struct xnum" @5 T+ G1 V+ z& K { 7 R: F( `! \1 ?8 H% }% {0 e int Len;& c7 j" K2 p% d' h' l2 u, k int Data[Capacity]; , r; W/ H. G+ L0 y, C xnum() : Len(0) {} 5 K8 j6 h$ @" \ xnum(const xnum& V) : Len(V.Len) { memcpy(Data, V.Data, Len * sizeof *Data); } ) S6 K! b# c- a/ Z0 m+ y# J xnum(int V) : Len(0) { for (; V > 0; V /= Base) Data[Len++] = V % Base; } 9 U6 l$ r0 D t& U( F xnum& operator=(const xnum& V) { Len = V.Len; memcpy(Data, V.Data, Len * sizeof *Data); return *this; } 2 R1 O! K' f0 e$ d# P int& operator[](int Index) { return Data[Index]; }/ b; S7 d* T3 h' y int operator[](int Index) const { return Data[Index]; }8 m+ r& w2 S8 n* F };

! C( g5 N) y% j$ U int compare(const xnum& A, const xnum& B) 7 E. V5 U" t7 E{ 5 Q( u& @1 s& I2 {0 B5 k int I; * I* i+ _$ k$ L' G, N if (A.Len != B.Len) return A.Len > B.Len ? 1 : -1; & G2 g5 s, e, [' W! R. C for (I = A.Len - 1; I >= 0 && A[I] == B[I]; I--);: C7 l* X3 x( } if (I < 0) return 0; 3 ` Z5 I0 F! k! N return A[I] > B[I] ? 1 : -1;7 f: i: W5 ~, a5 e5 } }

xnum operator+(const xnum& A, const xnum& B). @( C6 D- Z* t0 u {' g; O( W7 }6 X0 \$ t xnum R;( P3 R( T* `# F' S0 L) l' S$ ~ int I;3 t! u- E$ ~7 Q9 P/ B. n) _) T int Carry = 0;& w/ S( `- T6 D# d2 F* z o. g$ v8 n% D for (I = 0; I < A.Len || I < B.Len || Carry > 0; I++) 3 l" a, H8 h8 t& m* l" c8 {# ^ { $ j5 H; e& b2 Z/ p* z if (I < A.Len) Carry += A[I]; 4 l: `/ e/ E! A' k* x if (I < B.Len) Carry += B[I]; # U* n; D6 w3 W R[I] = Carry % Base;& W/ a" e0 m0 I- ^, X Carry /= Base;- w; o0 L: G6 t# d }5 H1 q4 j( b+ b7 d R.Len = I;- P; b) J9 Y( ~1 S6 x8 N, U0 \0 p return R;* K: P: T+ X2 p$ n }

xnum operator-(const xnum& A, const xnum& B) ( m- H5 r$ m/ K* o3 E/ c{( {" ?9 n2 e4 j1 F& S. Q* I% v3 X xnum R;1 u; v0 Q( _' g+ D2 U) b% O: ^* V int Carry = 0;9 k" m5 l9 }& x% ] R.Len = A.Len;; ?- P( m* }' ~/ Q int I; 2 D; t. m' o6 o! _ for (I = 0; I < R.Len; I++)0 E0 E+ \) V4 h7 ^6 I {* R ^5 x; J7 [" t9 |) N R[I] = A[I] - Carry; & J/ J0 _: \8 A7 I if (I < B.Len) R[I] -= B[I]; ) f) ?! f3 g2 O) s0 E( U if (R[I] < 0) Carry = 1, R[I] += Base;! o/ Z% O. G) V6 @ else Carry = 0; % }; ]0 o) s0 F3 S } 1 s4 T& r8 H7 i while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--; ! q* P! e$ x& F+ C1 e% V: G return R; p3 e# x" e* u: r) M: f }

xnum operator*(const xnum& A, const int B) 4 {2 M4 O- f" e5 `3 [: ]{4 B& A0 z3 S2 M( C* |% G3 d" M int I;' g, [; \% _1 q @) X7 m9 I! X if (B == 0) return 0; ; B' N( F! t2 l2 B- a xnum R; / [! ^6 _- A. G/ F( N hugeint Carry = 0; & b: g' A! l% y* f' f' q$ v' v, X for (I = 0; I < A.Len || Carry > 0; I++) 9 M8 r9 J& J: S/ T1 U {. m# t7 v$ ^; i$ p* ` if (I < A.Len) Carry += hugeint(A[I]) * B; : R" ^ c+ ]0 J( k. A# |1 b( K R[I] = Carry % Base; 5 ^" }1 Z# y+ ]$ l- q: s Carry /= Base; 6 [' N, ~1 S( M U& E }6 r8 @$ t5 r8 f! y4 o4 F# N6 C R.Len = I; , u2 l3 r: X9 \# o$ K( t return R;7 b" T% ]+ J2 r- ~, Y* H2 ` }

xnum operator*(const xnum& A, const xnum& B)' q% ?2 ?' c. |, P! P1 H { - q; f$ J( ^; O# L1 I, p int I; - O ?, d# X" v) B3 ?+ K0 g if (B.Len == 0) return 0; 0 I. a; j4 i1 W$ o xnum R; / B( f* F( [. M$ j6 B, h; V for (I = 0; I < A.Len; I++) / |# c( t5 u7 V4 |* V- y5 ]& R {* \6 ?* a1 o7 V9 d hugeint Carry = 0;; [* y6 C* o) o for (int J = 0; J < B.Len || Carry > 0; J++) * V% D* y1 P; n, S2 P {* d! k0 J8 Z& j4 _ T m9 L if (J < B.Len) Carry += hugeint(A[I]) * B[J]; 9 O0 R! R; V3 e" A$ `+ y if (I + J < R.Len) Carry += R[I + J]; 6 a% y9 o- u* z7 u if (I + J >= R.Len) R[R.Len++] = Carry % Base;5 J% _$ ?) @) c3 Q; H6 f! S else R[I + J] = Carry % Base; ; ]( O5 [" I2 r, K Carry /= Base;1 v- o7 M0 y* T9 f3 \ } 5 h' e h" m+ e( ~+ _6 Z1 W }9 m& T/ e! b2 `( x$ H return R;0 h+ V3 O3 ?$ T: F }

xnum operator/(const xnum& A, const int B) 2 o: p/ Y2 r+ K) Q{) p8 Z; f5 O# K. l" ` xnum R;# T, U: f8 v3 ?7 x$ r+ F8 y int I; 7 X6 {( J1 U0 F D hugeint C = 0; 2 Q( Q' F% f( o( d3 L for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--)# Z! Y2 Q) j5 k1 d' i7 w { 4 d( h) X! B* }; Q# Q0 R C = C * Base + A[I]; 2 M1 {( Q8 L' a: \( u9 k0 Y R[I] = C / B;" I) q3 P/ X' R7 k8 }4 _! |+ E* O C %= B;) R9 v# V2 X3 h" h7 S } 7 T {4 `+ P6 y4 L8 D. C R.Len = A.Len; , y' y) b6 k: z* T9 A/ a( W while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--; % V$ X3 Z/ ]5 M$ _! W. ^ return R;8 Y U' i( X4 k) Z1 u }

xnum operator/(const xnum& A, const xnum& B). P1 W3 {& S' F% M* w( v+ W { ; H; q7 i( U; l5 y int I;4 [! p& q* f+ x xnum R, Carry = 0;$ w4 \8 M7 R0 N( V int Left, Right, Mid;! g5 I5 {4 @! F8 K! R% @ N' A) U for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--), E% W9 L! D1 u$ M) R& l { . f1 k7 Z1 @9 b+ c Carry = Carry * Base + A[I];# ?- x; e! u3 T Left = 0;7 P5 u1 T& C$ K; U) v! {$ o Right = Base - 1;7 B7 n. c" K5 O while (Left < Right)' z, ~, @7 M: _" u. P {1 b( f5 }# e# {! u Z" {! p Mid = (Left + Right + 1) / 2;) G7 B1 E3 S$ L# l R if (compare(B * Mid, Carry) <= 0) Left = Mid; ' _- J# _* ?4 I# I* [ else Right = Mid - 1;7 F D: D7 ^& h# f( b7 X4 B& Y } 1 Q! \' T3 E& ? R[I] = Left; ) r& }6 F7 P9 B3 S$ |) q Carry = Carry - B * Left;# C7 c, T, I+ [0 S3 H! {( J } S1 Z# L' _2 V6 x4 b M$ I R.Len = A.Len;0 Z5 F7 Z( D7 ]& J) n d8 }! v/ S while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--; & p# \% W; k% f return R;: I9 l! F. L$ V+ X4 T: R }: n3 a' G$ j n xnum operator%(const xnum& A, const xnum& B)8 _% {1 b7 @8 S( R, B { & G" l0 O; K0 i" \- P int I; 2 B2 U% s! B7 F) Y xnum R, Carry = 0; 7 v3 E2 I! t4 A. P+ H int Left, Right, Mid;6 t* Y! }' b; W* F. K L1 [- N for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--). W' o: }7 V" E4 j9 O { N3 G1 k3 k- X; i Carry = Carry * Base + A[I]; , o% M( S' [% m: v+ V/ h% T Left = 0; / d- u3 b# V8 ?- @0 C Right = Base - 1; : M% K/ e. [7 U" j7 W8 _3 ^ while (Left < Right)- i- u' q0 q6 l1 d( l {$ g: ^2 l) q/ Z4 f8 ~) f, [1 p Mid = (Left + Right + 1) / 2; . d. A. a2 z# \! V; _ if (compare(B * Mid, Carry) <= 0) Left = Mid; ; A% s$ c, F1 S% |/ u& z7 o6 r else Right = Mid - 1;, B& W% `0 J0 c4 R) @% F9 s6 W } 5 Z. w9 H+ A5 U. t R[I] = Left;1 n9 _# |+ k, s2 D1 X' Y Carry = Carry - B * Left;- j/ ]) M# c& m. E } 7 ~; g& b' v! J4 }. Q2 b8 E! F R.Len = A.Len; 1 U5 \ L1 ~# [/ h( ]# ^$ A( C+ g3 W while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--;7 b* e* ?* ~, Z' {3 m5 K return Carry; 3 d8 Y8 l' ~9 o4 Q8 [+ S}

istream& operator>>(istream& In, xnum& V)1 ~6 l G6 \5 Z/ F { % ^+ H/ D# N* Q7 P- i char Ch; 6 P+ h. b2 c. U9 ]0 c' H, U& j for (V = 0; In >> Ch;) 0 L8 I; s2 ?4 ~0 B5 m {$ ?3 ^* s' ?' S" P% ?1 T V = V * 10 + (Ch - '0');. A3 ]4 O; Y' @' g if (cin.peek() <= ' ') break; " \6 l( N7 e9 i5 J. g- D& F# Y. \ }& W& U& D- U |# L1 d% b return In; 7 D, ]) }' b5 Z* Q% m4 r6 F}

ostream& operator<<(ostream& Out, const xnum& V) ' v7 d' g9 w( b9 h- E9 w5 C$ c- N{: P. y- [7 c! z int I;4 U, D& {# Y$ X7 T# s7 z( K6 E% Q Out << (V.Len == 0 ? 0 : V[V.Len - 1]); O8 j* t( h2 \" M8 f for (I = V.Len - 2; I >= 0; I--) for (int J = Base / 10; J > 0; J /= 10) Out << V[I] / J % 10; " r( P1 f; u2 O7 ]# h$ o& Q7 s return Out; ; @4 G! P c4 m4 m+ u4 O! i}3 d% @9 W5 A" _: n1 @& ~

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