3.高精度

主要有四种情况:

  • A + B:两个大整数相加
  • A - B:两个大整数相减
  • A × b:一个大整数乘一个小整数
  • A ÷ b:一个大整数除以一个小整数

大整数的存储(加减乘除):C++和C中不支持直接存储大整数,需要自己定义用数组存储,数字的低位存储在数组的前面,高位存储在数组的后面,即倒序存入,对于整数“123456789”,数组a[0]存储“9”,a[8]存储“1”,以此类推,方便进位

注意a[i]为字符串,要转化为整数,需要执行a[i]-'0'

代码实现需要用到C++中的vector库

vector 是 C++ 标准库中的一个动态数组容器,位于 <vector> 头文件中。它提供了灵活且高效的方式来存储和管理一组元素。std::vector 可以动态调整大小,并提供了方便的元素访问、插入、删除和其他操作。

push_back(const T& value): 在 vector 末尾添加一个元素。

pop_back(): 移除 vector 末尾的元素。

size(): 返回 vector 中的元素个数。

1.高精度加法(A+B)

主要思想

A、B两个整数分别存于a[],b[]。设置一个结数组c[],设置一个进位t,表示两个整数对应位相加时的进位,初始为0,后续每次相加结果为a[i]+b[i]+t。相加结果%10为余数,存入c[i];相加结果/10为进位值即t。

大整数加大整数(AcWing 791.高精度加法)

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
string a,b;
vector<int> A,B;
 
vector<int> add(vector<int> &A,vector<int> &B){ //函数传入参数时使用引用通常会比传值更快,尤其是在传递较大的对象时。这是因为引用避免了对象的拷贝操作,而拷贝大对象可能会耗费大量时间和资源。
    vector<int> C;
    int t=0;//进位标志
    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];
        C.push_back(t%10);
        t/=10;
    }
    if(t) C.push_back(t);//最后还有进位
    return C;
}
 
 
int main(){
    cin>>a>>b;
    //逆置字符串存储到数组中
    for(int i=a.size()-1;i>=0;i--) A.push_back(a[i]-'0');//a[i]-'0'转化为整数存入数组中
    for(int i=b.size()-1;i>=0;i--) B.push_back(b[i]-'0');
    vector<int> C;
    c=add(A,B);
    for(int i=C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i]<<endl;
    return 0;
}
 

2.高精度减法(A-B)

主要思想:

1.首先要判断A和B的大小,A>B正常相减;B>A时,交换A和B的传入函数的顺序,并在输出时添加负号。

  • 判断A和B的大小,首先比较A和B的位数,若A的位数多则A大
  • 若位数相同,从高位开始逐位比较二者对应位置的数大小

2.实现相减:类似加法,设置一个结果数组c[],设置一个借位标志t,初始为0。

  • 每次减法为a[i]-b[i]-t(注意要判断B当前位置是否有数),结果赋予t。
  • 再判断t大于或小于0。若t小于0,则t+10(即借位);若t大于0,则无需借位值为t,对应结果存于c[i]。
  • 最后判断t若小于0,将t赋值为1,表示低位向高位借位。

注意:

判断t大于小于0得到结果的操作可以简化为(t+10)%10

最后对于结果数组c[]要去除前导0

大整数减大整数(AcWing 792.高精度减法)

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
vector<int> A,B;
string a,b;
 
//比较A、B大小
bool compare(vector<int> &A,vector<int> &B){
    if(A.size()!=B.size()) return A.size()>B.size();
    else{
		for(int i=A.size()-1;i>=0;i--)
            if(A[i]!=B[i]) return A[i]>B[i];
    }
    return true;//相等
}
 
vector sub(vector<int> &A,vector<int> &B){
	vector<int> C;
    int t=0;
    for(int i=0;i<A.size();i++){
        t=A[i]-t;
        if(i<B.size()) t-=B[i];
        C.push_back((t+10)%10);//这里直接一步到位处理t>=0和t<0的情况
        if(t>=0) t=0;//无需借位
        else t=1;
    }
    //去除前导零
    while(C.size()>1&&C.back()==0) C.pop_back();
    return C;
}
 
int main(){
    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');
    vector<int> C;
    if(compare(A,B)){
        C=sub(A,B);
    }else{
        C=sub(B,A);
        cout<<"-";
    }
    for(int i=C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i];
}
 
 

3.高精度乘法(A*b)

主要思想:

1.一个大整数乘以较小的整数。大整数依旧用数组a[]表示,较小的整数用一个整型变量表示b。

2.用大整数的每一位a[i]去乘以一个整数b。依旧设置一个结果数组c[],设置一个进位t,初始为0。

  • 每次计算a[i]*b+t,结果赋予t。t%10为对应位的结果,存入c[i];t=t/10为进位值。(代码其实类似高精度加法)
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
string a;
int b;
vector<int> A;
 
vector mul(vector<int> &A,int b){
    int t=0;
    vector<int> C;
    for(int i=0;i<A.size() || t;i++){ //循环中判断t若大于0,意味着还有进位,为了处理最后对应数都乘完,但还有进位的情况
        if(i<A.size())t+=A[i]*b; //因为循环中判断中加入了t,这里需要重新判断一下条件
        C.push_back(t%10);
        t/=10;
    }
    return C;
}
 
int main(){
    cin>>a>>b;
    for(int i=a.size()-1;i>=0;i--) A.push_back(a[i]-'0');
    vector C=mul(A,b);
    for(int i=C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i];
    return 0;
    
}
 

4.高精度除法(A÷b)

主要思想:

1.一个大整数除以较小的整数。大整数依旧用数组a[]表示,较小的整数用一个整型变量表示b。

2.除法的计算和加减乘有所不同,除法是从高位开始计算,因此循环要从数组a[]的末尾开始操作。设置存储商的结果数组c[],设置存储余数的整数r,初始值为0。

  • 上一位的余数r*10+当前位的数据a[i],结果除以除数b即为当前位置的商a[i]
  • 上一位的余数r*10+当前位的数据a[i],结果对除数b取余即为当前位置的余数r

注意:商可能存在0,最后记得去掉结果数组c[i]中的前导零

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> //包含函数reverse
using namespace std;
string a;
int b,r;//r为结果余数
vector<int> A;
 
vector div(vector<int> &A,int b,int &r){
    r=0;
    vector<int> C;
    for(int i=A.size()-1;i>=0;i--){//从数组末尾开始,即整数高位
        r=r*10+A[i];
        C.push_back(r/b);
        r%=b;
    }
    reverse(C.begin(),C.end());//因为C从高位存储结果,所以需逆置
    //去除前导零
    while(C.size()>1&&C.back()==0) C.pop_back();
    return C;
}
 
int mian(){
    cin>>a>>b;
    for(int i=a.size()-1;i>=0;i--) A.push_back(a[i]-'0');
    vector<int> C=div(A,b,r);
    for(int i=C.size()-1;i>=0;i--) cout<<C[i]<<endl;
    cout<<r;
    return 0;
}