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Leetcode演算法——43、字串相乘

給定兩個非負整數字符串 num1 和 num2,返回兩個數的乘積字串。

備註:

  • 兩個整數字符串的長度都 < 110。
  • 兩個數都只包含數字 0-9。
  • 兩個數都不以0開頭,除非整個字串就是0.
  • 不能使用任何內建的大整數庫,不能將輸入字串直接轉為整數。

示例:

Example 1:
Input: num1 = "2", num2 = "3"
Output: "6"

Example 2:
Input: num1 = "123", num2 = "456"
Output: "56088"

思路

既然不能使用內建的大整數乘法,那麼可以使用乘法的手算規則,從低位到高位依次相乘。

比如兩個數為 ‘abcd’ 和 ‘efg’,則手算規則為:

        a  b  c  d
        *  e  f  g
        -----------
        ag bg cg dg 
     af bf cf df
  ae be ce de
  ---------------------
            ...  dg

使用這種方法,可以將兩個大數的乘法,轉化為多個個位數的乘法,然後進行累加。

注意,累加的時候,也不能直接用兩個大數的加法,也按照多個數相加的手算規則,從個位開始,依次相加,並且記錄對高位的進位。

由於乘法和加法都是分解成個位數的加法和乘法,因此輸入的兩個整數字符串理論上可以無限長(不超過記憶體)。

python實現

def multiply(num1, num2):
    """
    :type num1: str
    :type num2: str
    :rtype: str
    """
    
    if num1 == '0' or num2 == '0':
        return '0'
    
    def submultiply(large, single):
        '''
        一個字串和單一字元相乘
        返回一個字元陣列,低位在前。
        '''
        if single == '0':
return ['0'] single = int(single) result = [] l = len(large) carry = 0 # 向前進位 for i in range(l): char = large[l-1-i] # 倒序取出 num = int(char) mul = num * single + carry # 相乘並加上進位 carry = mul // 10 mul -= 10 * carry result.append('%d' % mul) if carry > 0: # 最高位乘完之後還有進位 result.append('%d' % carry) return result # num2的每一位與num1相乘,結果放入 mul_list mul_list = [] for i in range(len(num2)): single = num2[-1-i] mul = ['0'] * i + submultiply(num1, single) mul_list.append(mul) # 所有 mul_list 相加 result_list = [] carry = 0 # 進位 for i in range(len(mul_list[-1])): # 最長陣列的位數 total = carry # 所有 result_list 第 i 位相加 for string in mul_list: if len(string) <= i: # 略過長度不夠的陣列 continue total += int(string[i]) carry = total // 10 total -= 10 * carry result_list.append('%d' % total) if carry > 0: result_list.append('%d' % carry) return ''.join(result_list)[::-1] if '__main__' == __name__: num1 = ['1'] * 100 num2 = ['2'] * 100 print(multiply(num1, num2))