大數乘法(一)
常用的大數相乘演算法有模擬加減法和分治法,第一種符合我們的運算習慣,第二種用數學方法提高了效率,(具體描述與實現可參考http://www.cnblogs.com/heyonggang/p/3599857.html)而兩種各有優勢的方法的程式實現都比較複雜,並且不易於初學者理解,於是我琢磨出了一個將它們合二為一的方法,將權值與陣列下標對應,而且其原理通俗易懂,所程式設計序也較簡單。
首先,通過一個例子來展示我們所運用的運算規律:
12*45=540;
12=1*10^1+2*10^0;------------------------把12每一位分解開
45=4*10^1+5*10^0;
12*45=(1*10^1+2*10^0)*(4*10^1+5*10^0)--------多項式相乘
=1*4*10^(1+1)+1*5*10^(1+0)--------------可知n位數乘m位數需進行n*m次乘法
+2*4*10^(0+1)+2*5*10^(0+0)-----和(n-1)*(m-1)次加法
=4*10^2 +13*10^1 +10*10^0-------每一項其指數都是原來相乘的項的指數和
=540----------------而且積的位數為n+m(最高位有進位)或n+m-1(最高位無進位);
觀察上面算式得出演算法:
輸入兩個大數,並且將它們逆序儲存在陣列a與b中:
大數a[n]={a[0],a[1],...,a[n]},大數b[m]={b[0],b[1],b[2],...,b[m]};
宣告儲存結果的陣列c[n+m];並且將元素初始化全為0;
其中,每一位的指數即是其下標,而分解相乘後的每一項值與指數分別為a[i]*b[j]和i+j;
將a[i]*b[j]儲存在c中以i+j為下標的的位置,仍然以上例來做演示,到這一步時c中元素為
10 | 13 | 4 | 0 |
只需將其按照十進位制進位規則進位即可,
0 | 4 | 5 | 0 |
下面貼上c/c++程式碼:
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<sstream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
void assignment(int* s,int n){
for(int i=0;i<n;i++){
s[i]=0;
}
}
void Multiplication(char *arr1,char* arr2,int* Result){
int n,m;n=strlen(arr1);m=strlen(arr2);
for(int i=0;i<n;i++){
for(int j=0;j<m;j++){
Result[i+j]=Result[i+j]+(arr1[i]-'0')*(arr2[j]-'0');
}
}
}
void reorganize(int *Result,int n){
int t;
for(int i=0;i<n;i++){
if(Result[i]>9){
t=Result[i]%10;
Result[i+1]=Result[i+1]+Result[i]/10;
Result[i]=t;
}
}
}
int main(){
string s1,s2;
int n,m;char h;
cin>>s1>>s2;
n=s1.length();m=s2.length();
char *arr1=new char[n];char *arr2=new char[m];
int *Result=new int[n+m];
assignment(Result,n+m);
int i=0,j=0;
stringstream ss1(s1);while(ss1>>h)arr1[i++]=h;arr1[i]='\0';
stringstream ss2(s2);while(ss2>>h)arr2[j++]=h;arr2[j]='\0';
arr1=strrev(arr1);arr2=strrev(arr2);
Multiplication(arr1,arr2,Result);
reorganize(Result,n+m);
int k,z=0;k=n+m;
while(k--){
if(Result[0]!=0||Result[k+1]==0&&Result[k]!=0){
z=1;
}
if(z==1)printf("%d",Result[k]);
}
}
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