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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?

* g' i. I( R' d! f" U) I; ~

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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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: D% {; _( l3 i9 t#include <memory> $ u8 l" M, M6 u; w( V0 u1 q9 m# include <string>' W s% r. b3 m0 q- H5 m7 E4 E, Y using namespace std;

typedef long long hugeint;

const int Base = 1000000000;% d5 e1 a) G: n7 S3 Z const int Capacity = 200;

struct xnum ( R9 Z9 ]+ ]9 m; d{0 p) ^1 w+ P- U( e% K int Len; 9 S# @; H% ~0 `: l int Data[Capacity]; 1 S' q& S5 H$ E) o xnum() : Len(0) {}; o, M. R( s* b/ |/ S. }. `: _3 F xnum(const xnum& V) : Len(V.Len) { memcpy(Data, V.Data, Len * sizeof *Data); } 9 T, C0 u* l l8 t xnum(int V) : Len(0) { for (; V > 0; V /= Base) Data[Len++] = V % Base; } , E8 j4 z& h: O7 z xnum& operator=(const xnum& V) { Len = V.Len; memcpy(Data, V.Data, Len * sizeof *Data); return *this; }( [( f% q% Z" ` int& operator[](int Index) { return Data[Index]; }1 L8 j+ I4 q: C int operator[](int Index) const { return Data[Index]; } G& _1 r$ ]5 g+ R) ?: J. p/ a };

7 Y0 y) B+ M6 n$ lint compare(const xnum& A, const xnum& B) * J% S) w/ M A8 c& ^{! ~: L, [/ q7 L% s% y int I; ( g" w4 G$ S0 l# V if (A.Len != B.Len) return A.Len > B.Len ? 1 : -1;, Z% s- y) R/ L4 u, L9 l i for (I = A.Len - 1; I >= 0 && A[I] == B[I]; I--); ; o; V9 p% w# Z% ^; n, w if (I < 0) return 0;% I7 T. e3 j& y6 j$ Y: B return A[I] > B[I] ? 1 : -1;' N! H% u" r) T& g }

xnum operator+(const xnum& A, const xnum& B) + E8 _' h7 C# l" D: p: s{ ~( v1 @; Y6 W. ^" X# d) w# ]# | xnum R; * J4 c: {6 m5 r3 k- P* S. r2 Z1 J int I; % d- w! Z$ ^+ t0 I int Carry = 0; `4 C1 d& x$ @7 } for (I = 0; I < A.Len || I < B.Len || Carry > 0; I++)* P& h ]% i8 |, S ?0 |$ v { 0 v$ s% J# ]3 I- U( g( I# P U if (I < A.Len) Carry += A[I];* D8 g; K! I; t& a. g7 r! s0 I if (I < B.Len) Carry += B[I];$ h+ V- `3 h# Q! \. r x R[I] = Carry % Base; - s* I; Q, l: Y) s- M+ Y$ L Carry /= Base; : e) i8 ^# ^5 G4 _- o! M } . I+ K5 p- M% S* l2 E" e R.Len = I;! ]' L, ]2 a; Y( `4 D return R; A0 e2 g1 [; v }

xnum operator-(const xnum& A, const xnum& B)4 ]2 Y; L4 _/ V; W+ t# F" I { % w* m" T, H1 _8 w xnum R;7 X/ |% c3 x0 l& x* R: e- | int Carry = 0; 4 e) P" |( N8 M3 ~4 M9 M R.Len = A.Len; 0 {0 p1 ^% t. P" B* W0 \; C int I; 7 I! T0 l, Q. k+ q for (I = 0; I < R.Len; I++) ; A% q4 h& V+ S; ` { " X6 |2 c e N' a" e5 \ R[I] = A[I] - Carry; & H; ~, Q( y7 M. i9 q! z if (I < B.Len) R[I] -= B[I]; . m2 C. u2 W8 H8 ^ if (R[I] < 0) Carry = 1, R[I] += Base; 1 e9 b; c& [* ]2 y" n else Carry = 0;( I& N$ E, E) J( Y } , n. N) V" H g4 k+ |; s7 Z while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--;$ G7 t+ ^1 h9 a* d return R;7 e* k" v; y/ _+ e U4 Y }

xnum operator*(const xnum& A, const int B)- R8 c& ~3 a. W* z' `0 D! X { 6 U7 e* K: I7 m) i6 e9 P int I; # y2 n' Q' N6 h% z2 g* b2 l+ ^5 J if (B == 0) return 0; # A! c+ G1 Q8 m; D- l+ ~6 x xnum R; ( v2 q+ Q. j( c f4 K/ w" U4 } hugeint Carry = 0; ( a {6 K$ @$ r4 R+ w for (I = 0; I < A.Len || Carry > 0; I++)- F. w/ N9 b2 `. q6 ~( f( ~3 t* r { 2 c. ]3 _; n. j- h9 N9 e if (I < A.Len) Carry += hugeint(A[I]) * B;9 w8 {. I: b* |: U, ` R[I] = Carry % Base; 0 l( a, A6 P5 D2 d Carry /= Base;( _" h6 u* e2 ]% U7 P# s | } 9 j! }4 c4 y% n: X; k. l- L" x R.Len = I;! m2 k7 v. i* O8 M9 r/ }9 n5 X* e return R; / z" u R6 D6 U3 ?7 `}

xnum operator*(const xnum& A, const xnum& B) 6 h7 ~$ g+ Y: z7 }: E2 c3 s{" z( T" K( J, r; Z int I;! P* h6 i5 V9 O0 k if (B.Len == 0) return 0; 3 w p- X8 Y4 |4 X) \' j xnum R; * [* _% W3 g0 Y7 I5 g for (I = 0; I < A.Len; I++)! c3 j# F5 a, @0 i {) |' l( T2 q( b+ K4 V7 u) J hugeint Carry = 0; 7 p1 G, b7 J0 f) V for (int J = 0; J < B.Len || Carry > 0; J++) 7 T( V7 j5 r" a$ o8 A7 h# v: N { $ ]7 [% R: X8 c) T' y2 `9 s if (J < B.Len) Carry += hugeint(A[I]) * B[J]; 5 q8 t) h# q9 g' |. q if (I + J < R.Len) Carry += R[I + J]; : D; J5 X7 }7 G1 r+ z1 _ if (I + J >= R.Len) R[R.Len++] = Carry % Base;$ s7 Z4 [3 ]. s. ^ else R[I + J] = Carry % Base; ) f9 }3 ~, T7 I4 z Carry /= Base;, x1 a, i6 O5 v$ g5 \' z3 p } ; K/ [6 N& r* y( l' n) j) [ } ( ?& ^ ?6 Y( S, P9 m return R; 6 Q. W+ ?" b" }" t8 t}

xnum operator/(const xnum& A, const int B) # u7 }2 E* w J: H* v{7 J2 x2 j+ a9 m a3 h7 r6 m xnum R;/ N7 h6 P: f' L) {4 `" Q( R int I; ) B# e' Z' T& l7 a" `( J1 \ hugeint C = 0;8 C1 D8 i1 Q1 b5 C4 }. o7 R9 L$ e$ w for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--) ) [3 h. q3 f0 `0 ^6 M { 1 L y( Z3 y; Q) j4 z: X C = C * Base + A[I]; # [/ D$ u; p& n+ @ h R[I] = C / B; : a3 `( t) E9 P1 h) }5 R- ^' | C %= B; . k, f/ X. n4 _$ Y# v. g1 U } 3 p i ]8 r; f& q8 ]' B$ ]" }( S' a R.Len = A.Len; & D, ^! ~3 L/ r W while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--; 1 ]# Z( o9 K# p+ ~4 E1 F) l# Y$ z+ ` return R; $ O! C8 _ J3 [( n5 u. @6 a" Y}

xnum operator/(const xnum& A, const xnum& B): f& W) u4 D4 v! o' o A$ P { 2 A, i' z8 @ g/ o int I;& V. F- ?, M7 I F6 x+ J' y/ } xnum R, Carry = 0; / Z% c' ~' H* l. h' B' m; h6 |* ? int Left, Right, Mid; 2 w1 S8 |3 s6 P& n# U; f for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--) 0 v8 W& R/ { ]/ L e {6 x# }$ u( t: W" R3 o Carry = Carry * Base + A[I];, I K( o. c% R0 h7 y$ a Left = 0;' d) ^7 y S- D3 k& ] Right = Base - 1; I$ H) x& m. V& ]5 { while (Left < Right)9 b7 `4 Q, m9 @- B9 z {7 _1 v4 h8 `6 I' Y Mid = (Left + Right + 1) / 2; , Z) H( }4 @" d6 B if (compare(B * Mid, Carry) <= 0) Left = Mid; % n" K) K0 C6 A: h! t @ else Right = Mid - 1;7 z: H6 A3 |) ^& j3 ^* N } + ]9 i5 g/ v# j1 W/ N/ x R[I] = Left; 4 C' S4 V8 S/ s. ^ Carry = Carry - B * Left; 9 I9 F, V" h; Q# B/ { } 7 S! r' k! b: M5 j R.Len = A.Len; 6 B7 m) r, A( N/ z2 H while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--;1 C2 V7 P# f5 g return R;; h* u6 y# b) b' ?" R4 O$ u } 8 [9 q4 J: t; D1 axnum operator%(const xnum& A, const xnum& B) 1 l/ P) e7 |, g3 @{ G3 Z3 o4 n) T* g/ u: f, P7 ?7 a; I+ A int I; " _$ j4 N) f2 n: E8 z+ D xnum R, Carry = 0;4 M9 d, H# X$ p# m1 J4 F int Left, Right, Mid;5 q) O* M6 E* }6 h5 W3 f/ | for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--) - k; P. n- X+ U) i9 ? { % T( n# R; s2 q- ^1 l Carry = Carry * Base + A[I];, B* K8 e& U8 b) d+ S. B Left = 0; 9 b: R) d$ X' _4 {, F) |- O Right = Base - 1;4 y0 t4 C+ D0 f) | while (Left < Right)( L" _5 b4 u. h& N { 4 D0 ] j# g% K/ A" B/ ]- I) Z( K Mid = (Left + Right + 1) / 2; ! u, O3 W2 Z( |5 m: p2 M% _) O: @: \ if (compare(B * Mid, Carry) <= 0) Left = Mid;4 i/ _; n, V$ q Q else Right = Mid - 1; ! w6 H p% w1 o/ d; [2 y: I1 k }& k( T. \& k g7 o4 \; } R[I] = Left;, m9 `% o; B" `( t7 X& l- P$ P Carry = Carry - B * Left; + F- n+ s- z, _# e6 w( }8 l } 2 f. F1 r( h) v* D! o R.Len = A.Len;0 E/ T9 a; w# B+ Q& r# Y) x- e1 p while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--; & f4 D. y' l* G1 ~. M; H8 e$ f return Carry; W; y' j! S: U" B& k' |- {, b }

istream& operator>>(istream& In, xnum& V) * G2 N3 M Y/ F{3 L1 C! g9 X( d9 r char Ch;8 Y: d, G E1 t$ y) I for (V = 0; In >> Ch;)! u% w- e9 ?2 v2 q3 _+ x3 V { . K' Z& X& \- F, M V = V * 10 + (Ch - '0');, t7 D+ q: ?' i: _+ e/ y( G if (cin.peek() <= ' ') break;- h) k2 V! [, g3 a% R @/ u! r- C } " r' K. E$ \6 @: i* x return In;0 V1 {' i' ?9 Q+ K6 R" C }

ostream& operator<<(ostream& Out, const xnum& V)/ l- o5 {3 R' ]' O { $ I" ?9 Y" s+ M& k" X# K$ I int I;3 v B, y9 N$ b5 d Out << (V.Len == 0 ? 0 : V[V.Len - 1]);4 ?& P \; ^9 b0 s for (I = V.Len - 2; I >= 0; I--) for (int J = Base / 10; J > 0; J /= 10) Out << V[I] / J % 10; ; C+ X7 x& i! L6 I return Out; 1 u$ K# v8 }; J; f. n) i6 i/ I}( V9 R% p+ g4 p, ~! z

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