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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?

' P+ X4 l, _% Z# H1 A1 ]0 O

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>, p+ c5 Y$ Q4 Q- k. v( W! _ #include <memory> ; S. x3 W7 [4 `- _# include <string>0 A( p. X# C# I3 c6 ?$ S; Y using namespace std;

typedef long long hugeint;

const int Base = 1000000000;$ J6 {0 k& g: S- _: z: W const int Capacity = 200;

struct xnum * E1 W. h7 f8 c3 P9 y{ z2 f, D4 ?) e3 S int Len; 0 U, [0 Q3 {# ~' K: S4 N2 c int Data[Capacity];. G- m/ j- l" P; C6 A xnum() : Len(0) {} # X y6 Z9 i7 V1 @# c/ o xnum(const xnum& V) : Len(V.Len) { memcpy(Data, V.Data, Len * sizeof *Data); } 5 V" E. I8 ^; q; G xnum(int V) : Len(0) { for (; V > 0; V /= Base) Data[Len++] = V % Base; }1 ^- @3 D6 W r, @3 s+ _ xnum& operator=(const xnum& V) { Len = V.Len; memcpy(Data, V.Data, Len * sizeof *Data); return *this; } ( l% O. J' S x8 o. B int& operator[](int Index) { return Data[Index]; } + t# C- L( I! U3 @" q int operator[](int Index) const { return Data[Index]; } 0 I9 {9 t- D- G/ b. o- x% s};

* L- y' ^, E% K9 t, H+ \+ Q int compare(const xnum& A, const xnum& B)* h. R7 D! [0 L. A {5 j$ [: X% {( E4 [ int I;( Z3 j+ z# P# \6 l6 i+ j/ z+ M if (A.Len != B.Len) return A.Len > B.Len ? 1 : -1; K6 v' {* Y- {- k- n for (I = A.Len - 1; I >= 0 && A[I] == B[I]; I--); ) }6 A" J$ Z$ r% X7 G if (I < 0) return 0; $ Q3 R- a' _' |2 w return A[I] > B[I] ? 1 : -1;+ S& w& u4 u7 ]6 \& R }

xnum operator+(const xnum& A, const xnum& B)! X' O* D. t, K: c {5 m1 g) p8 i2 w* e! ~2 F. l xnum R; & F7 D8 h# \, y int I;: T2 Q6 m& D2 \2 ~ int Carry = 0; " c2 w; f) j7 b+ H* k/ |) ~; L for (I = 0; I < A.Len || I < B.Len || Carry > 0; I++) " \) \$ g1 U0 Y+ ~& R0 J { . h: X7 x9 L; V4 i if (I < A.Len) Carry += A[I]; / C9 z/ T- R3 Q0 U6 ^/ ? if (I < B.Len) Carry += B[I]; 3 G V9 ~2 \( _. j; o( M% ` R[I] = Carry % Base; # I: ?- d K: y Carry /= Base;% b9 t, c H. _" m h9 } }* h6 o0 e2 U8 o4 s8 m. T R.Len = I;+ g8 e0 _4 b- p, b return R; $ H7 H8 K4 [$ c) O# b R}

xnum operator-(const xnum& A, const xnum& B) 7 @3 ^; g4 N4 C6 l{ 3 m# I. X# b }8 _ xnum R;2 p$ Y# p/ T1 M8 c8 ~ int Carry = 0;, z. d5 M8 S& I/ V: y% X R.Len = A.Len;" D% \3 I t' o/ V int I;. Y2 N; G' t; I; G$ Z for (I = 0; I < R.Len; I++)/ q" @/ o+ J/ b$ S { 4 n5 _. W3 |: h- g/ h) l R[I] = A[I] - Carry; ) Q O& O! }; Z4 Z, O8 L if (I < B.Len) R[I] -= B[I];2 P- x1 Y* l6 J) \: V! Z: ^# a* r6 M if (R[I] < 0) Carry = 1, R[I] += Base;4 H1 ?' [* o9 p else Carry = 0;- w0 x( N. d3 X4 v/ r/ e } ; Y( v* ]6 f1 L while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--;8 c% m% |# H; G! X d return R;2 K: i; G7 o0 Q }

xnum operator*(const xnum& A, const int B) $ r$ C Y+ ?& F: ~1 I{5 [9 R7 ~7 n# V+ s1 A; z int I; ! o; y2 T; S0 C7 _, k if (B == 0) return 0;9 b |% T' g3 Y xnum R; ' `, w7 V! t0 a( H2 s" S3 [2 o hugeint Carry = 0; . W9 Y) `: E4 m( ^5 [/ L# Y for (I = 0; I < A.Len || Carry > 0; I++)+ _2 B! c' h- P {. y7 s0 ~& P) U; [' Y) U, ` @ if (I < A.Len) Carry += hugeint(A[I]) * B;8 s2 S6 z5 H2 f* c0 ` R[I] = Carry % Base; 8 W$ @3 f6 C1 g1 u Carry /= Base; y5 V5 x' ^* W, m. }, g9 o }( w4 m# Z1 a* p( E ~6 e R.Len = I; 0 y4 o9 V. q0 ^ return R;" _1 j3 o0 m0 o* c+ B }

xnum operator*(const xnum& A, const xnum& B)' ?1 ?, n7 m/ H# X {! r R- `! q0 Z) t) _$ Z int I;( k r" i+ D V2 a# L7 z if (B.Len == 0) return 0;2 U) U% K3 [8 @) `- g) { xnum R;1 W$ D' ~, V& l: u for (I = 0; I < A.Len; I++) 7 b7 p: n- y9 ~ { ' i: J; b" S5 B, g& W9 D hugeint Carry = 0; # U1 h2 ?, q; h' b3 b for (int J = 0; J < B.Len || Carry > 0; J++) 5 B$ [- q1 C$ ~. Z; D% m7 L { 3 Y, F9 I, P1 L6 b$ O6 S% r P if (J < B.Len) Carry += hugeint(A[I]) * B[J]; 5 v$ f3 c4 e2 } B8 j& H" W if (I + J < R.Len) Carry += R[I + J];5 t' ~' a- {) Y# b( T if (I + J >= R.Len) R[R.Len++] = Carry % Base; , i, s; M8 q' d$ N6 a( ? else R[I + J] = Carry % Base;" H+ G- d3 Z! L. M- t Carry /= Base; , c; @0 d0 y3 g# R2 k } 1 u; m; t5 d+ k6 D3 i; h9 A } & T6 F; N! O3 F return R; 6 w# Q+ y1 p0 m6 N# \+ H4 s}

xnum operator/(const xnum& A, const int B) ) e8 f1 P2 n7 L6 g7 T* `; B7 V{ ( J* ?7 ]+ U2 z( u5 @& o xnum R;7 X* O) k* F" _8 I7 c, v int I;- Z- A+ }" n% E) S [- r, X1 e- ~ hugeint C = 0;# H ]+ K8 G/ R8 ^ for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--) $ P" K8 F2 ?$ g# B8 Q { : C2 k, S. O& ?6 X C = C * Base + A[I];+ `" O, A: x% o% [; `; x R[I] = C / B;1 ]- G4 ~+ K. o0 m1 k, v# n C %= B; : @6 L i4 @: u7 @ } # M' ~ u. k s, Z* v; B* u) e0 _8 {5 ^ R.Len = A.Len; 9 K% d; v/ A" r/ t while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--;6 J& Y) i3 `+ k9 u% K1 j return R; % E( k2 `7 b! \/ g; t/ F}

xnum operator/(const xnum& A, const xnum& B)8 ?) t0 B! k! w! u2 f { 0 q" M' z& y: y0 ?6 {2 ] int I; & H/ R7 a6 C E& P xnum R, Carry = 0; 7 {1 V7 }" {6 D2 O2 [( H int Left, Right, Mid; ) Y9 _* ]8 P6 E+ j$ ? for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--) - r$ Q: H! k6 W( y4 L T {7 B3 N# Q; K* P# X Carry = Carry * Base + A[I]; # J: I; J! J p- o0 D6 \ Left = 0;, W& n8 j Y. C% N; b4 l9 a Right = Base - 1; 8 ~! X1 m! `. h4 v+ m while (Left < Right)( |. e; H( k: i8 [5 T5 E/ _ {7 u& {0 D3 T5 n4 e' j. @ Mid = (Left + Right + 1) / 2;! }: [. D: _' a- @+ I if (compare(B * Mid, Carry) <= 0) Left = Mid;0 g' j# D; A) j5 N: j) `! Z else Right = Mid - 1; # {$ y- G5 q9 L# Z; Y }; g, V, C5 |- P8 P9 G R[I] = Left; % N, \' e; O5 [4 B$ f Carry = Carry - B * Left;$ d9 H* Z8 N* y- @5 o }' E2 [+ V, c8 W( w R.Len = A.Len;; ^$ Z5 k* w* h8 T3 O7 w! H while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--;9 P8 S" I4 o/ Q; U0 h return R; Y5 X% k9 O4 j; H) h: h$ i}- C$ m; w- I' ]8 `5 c- ] h# m z xnum operator%(const xnum& A, const xnum& B) 1 c3 |% z* t" t. {{ $ [# g+ [* e+ u; i int I; & C f) |% f+ _2 q8 I" r xnum R, Carry = 0; ! M$ _3 y6 `( B int Left, Right, Mid; + }% Z3 A, h- @2 [3 d for (I = A.Len - 1; I >= 0; I--): |* r0 g" h1 m) J {. H& r2 q" Q6 d( T5 g Carry = Carry * Base + A[I]; ( K5 }' b7 B2 ` Left = 0;" |$ a6 m3 L& G. y) N4 ~! C5 f Right = Base - 1; - ~8 p$ [5 ~0 e' D while (Left < Right); q+ t/ K5 I0 ?/ ^0 g {7 u: [# e+ |' u; h2 A4 n Mid = (Left + Right + 1) / 2; C ?* z( [; x3 d3 v' { if (compare(B * Mid, Carry) <= 0) Left = Mid; : E/ x- \( X; N9 ? else Right = Mid - 1; * f/ \7 d. @, d9 ~9 T6 U# c4 B } 3 {+ X; ~# X% H* a! ~2 S) n R[I] = Left; ( q$ o; F+ f" b8 R2 c Carry = Carry - B * Left; ' Y4 q& |0 n' j' h' }- g, y/ F7 m } ) |6 g% Q3 O; S& K+ i' j+ k. }0 ^ R.Len = A.Len;( R* R8 n$ B, g% z. u while (R.Len > 0 && R[R.Len - 1] == 0) R.Len--; ; Z/ }$ P* X! h8 q0 N/ e* p return Carry; ! Z4 o$ T8 I" w$ J$ w1 i}

istream& operator>>(istream& In, xnum& V) 4 t3 N) m3 K8 @3 ~9 A0 I{ - \9 e. t7 w9 F) ~9 p4 A# t# ?, R& A char Ch;. g/ I& y n; t9 l- O# S' o/ R7 X5 ` for (V = 0; In >> Ch;)8 ?2 o6 b2 \' H$ t! P* m { + @. N% q4 Z! |; ~: E& Y V = V * 10 + (Ch - '0'); & Y2 d; x; ?& ?) H! \4 { if (cin.peek() <= ' ') break; , d$ I e7 a, ? }. V1 E: P' i1 ^. u return In;( g! \1 `* m/ w8 z. ~) V }

ostream& operator<<(ostream& Out, const xnum& V) ! A, o. H# b3 u3 k! y$ j{ * c5 m- b4 k9 Q3 n int I; 5 y: Z1 Z: b$ R0 v0 F K Out << (V.Len == 0 ? 0 : V[V.Len - 1]);6 {6 I5 p& L2 b( N: S for (I = V.Len - 2; I >= 0; I--) for (int J = Base / 10; J > 0; J /= 10) Out << V[I] / J % 10;) g; a7 h w3 ` o' u' r" h2 t return Out;4 k s, ` L9 u }& ^% j! ~0 g! t% u" |4 b) _1 T; x" T

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