大整數的操作—階乘,加法,乘法-----比對C++與java

昨天晚上,到今天早上一直在想關於大整數操作,終於有收穫了

在這裏插入圖片描述

大整數的操作—階乘,加法,乘法-----比對C++與java

我個人覺得c++裏面的模板庫挺適合刷題的(acm);但是有一個缺點裏面不能存放很大的數;但是java可以,雖然我現在還沒有正式學過java,只是以前學過一點點,但是這已經足夠我去學習java的大數操作。我是一個初學者,如有錯誤請指教。

  • 先來看一個題目

    1441: N!

    時間限制: 5 Sec 內存限制: 262 MB

    提交: 9 解決: 7

    題目描述

    Given an integer N(0 ≤ N ≤ 10000), your task is to calculate N!

    輸入

    One N in one line, process to the end of file.

    輸出

    For each N, output N! in one line.

    樣例輸入 [Copy](javascript:CopyToClipboard($(’#sampleinput’).text()))

    1
    2
    3
    

    樣例輸出 [Copy](javascript:CopyToClipboard($(’#sampleoutput’).text()))

    1
    2
    6
    
  • 這道題可以用C++來寫

    思路很簡單,就是利用乘法運算中的豎式運算

    這個題暴力是肯定不行,算到20多就炸了,這個題給的範圍到10000
    所以,這個題運用到大數運算

    我們用數組a來存儲數據的每一位,用digit來表示當前的位數。 並初始化digit=1,a[0]=1;
    n=2 a[0]=2
    n=3 a[0]=6
    n=4 a[0]=4 a[1]=2
    n=5 a[0]=0 a[1]=2 a[2]=1

    看到以上的數據肯定能明白 關鍵是怎麼實現的呢
    存儲的數據是從個位開始存儲的,只需要temp=a[0]*i+up (i的取值範圍 1-n,up模擬的是的一個進位運算,例如n=5的時候 a[0]=(4 * 5)%10=0, 個位確定爲0,a[1]=(2 * 5+(20/10))%10=2,十位確定爲2 這個時候n=4的時候p=2,已經計算完了,這個時候up=12/10=1!=0 還需要再一次往前進位 a[p]=%10=1 p++ 位數爲3 結束)

    這裏插入一個視頻:

【算法教程】大數加法與大數階乘

  • AC代碼如下:

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int Maxn=10e5;
    int a[Maxn];  // 用數組a來存儲每一位
    int main()
    {
        int n;
        while(cin>>n)
        {
            memset(a,0,sizeof(a));  // 先初始化爲0;
            a[0]=1;  // 先將a[0]賦值爲1;
            int p=1;  // p代表數組a[p]還未開始儲存數字
            for(int i=2;i<=n;i++)  // 模擬n的階乘
            {
                int up=0,temp=0;  // temp臨時儲存a[j]*i的值,up代表進位值
                for (int j=0;j<p;j++) // 將 a[j]與i相乘,此處爲一個遍歷;
                {
                    temp=a[j]*i+up; 
                    up=temp/10;
                    a[j]=temp%10;
                }
                while(up>0)  // 如果up>0;說明往a[p]裏面存值了
                {
                    a[p++]=up%10;
                    up/=10;
                }
            }
            for(int i=p-1;i>=0;i--) // 數組的逆序輸出;
                cout<<a[i];
            cout<<endl;
        }
        return 0;
    }
    
  • 下面是java的操作:

  • AC源碼:(ps:這是一段比較簡單的代碼就不多註釋了)

    package javaLearn;
    import java.util.*;
    import java.math.*;
    public class bigInter {
    	public static void main(String[] args) {
    		Scanner cin=new Scanner(System.in);
    		while (cin.hasNext())
    		{
    			int n=cin.nextInt();
    			BigInteger sum=new BigInteger("1");
    			BigInteger flag=new BigInteger("1");
    			for(int i=0;i<n;i++)
    			{
    				sum=sum.multiply(flag);
    				flag=flag.add(new BigInteger("1"));
    			}
    			System.out.println(sum);
    		}
    	}
    }
    

    下面着重解釋一下:

    java中有兩個類BigInteger和BigDecimal分別表示大整數類和大浮點數類,至於兩個類的對象能表示最大範圍不清楚,理論上能夠表示無線大的數,只要計算機內存足夠大。這兩個類都在java.math.*包中,因此每次必須在開頭處引用該包。

    Ⅰ基本函數:

    1.valueOf(parament); 將參數轉換爲制定的類型

    比如 int a=3;

    BigInteger b=BigInteger.valueOf(a);

    則b=3;

    String s=”12345”;

    BigInteger c=BigInteger.valueOf(s);

    則c=12345;

    2.add(); 大整數相加

    BigInteger a=new BigInteger(“23”);

    BigInteger b=new BigInteger(“34”);

    a.add(b);

    3.subtract(); 相減

    4.multiply(); 相乘

    5.divide(); 相除取整

    6.remainder(); 取餘

    7.pow(); a.pow(b)=a^b

BigInteger

​ 如果在操作的時候一個整型數據已經超過了整數的最大類型長度long的話,則此數據就無法裝入,所以,此時要使用BigInteger類進行操作。

img

​ BigInteger是在java.math包中。

  • 樣例代碼:

    //實例化一個大數字
            BigInteger num1 = new BigInteger("4"); 
            //將普通的數值轉換爲大數值
            BigInteger num2 = BigInteger.valueOf(3);  
            //取該大數字加2的操作
            System.out.println("加法操作:"+ num1.add(num2)); 
            //取該大數字減2的操作
            System.out.println("減法操作:"+ num1.subtract(num2)); 
            //取該大數字乘以2的操作
            System.out.println("乘法操作:"+ num1.multiply(num2));
            //取該大數字除以2的操作
            System.out.println("除法操作:"+ num1.divide(num2)); 
            //求餘
            System.out.println("取餘:"+ num1.remainder(num2));
            System.out.println("取餘:"+ num1.mod(num2));  
            //取該大數字的2次方
            System.out.println("做2次方操作:"+ num1.pow(2));     
            //取該大數字的相反數
            System.out.println("取相反數操作:"+ num1.negate());
            //取最大公約數
            System.out.println("取最大公約數:"+ num1.gcd(num2)); 
            //取絕對值
            System.out.println("取絕對值:"+ num1.abs()); 
            //判斷相等
            System.out.println("判斷相等:"+ num1.equals(num2)); 
            //比較大小
            System.out.println("比較大小:"+ num1.compareTo(num2));
            //取較大值
            System.out.println("取較大值:"+ num1.max(num2));
    

BigDecimal

​ 使用此類可以完成大的小數操作,而且也可以使用此類進行精確的四捨五入,這一點在開發中經常使用。
​ 對於不需要任何準確計算精度的程序可以直接使用float或double完成,但是如果需要精確計算結果,則必須使用BigDecimal類。

img

  • 用法示例:

    //實例化一個大數字
            BigDecimal num1 = new BigDecimal("4.10");      
            //將普通的數值轉換爲大數值
            BigDecimal num2 = BigDecimal.valueOf(3.9); 
            //取該大數字加操作
            System.out.println("加法操作:"+ num1.add(num2));  
            //取該大數字減操作
            System.out.println("減法操作:"+ num1.subtract(num2));  
            //取該大數字乘操作
            System.out.println("乘法操作:"+ num1.multiply(num2)); 
            //取該大數字除操作
            System.out.println("除法操作:"+ num1.divide(num2, 4, RoundingMode.HALF_UP));
            //取該大數字的相反數
            System.out.println("取相反數操作:"+ num1.negate());
            //取絕對值
            System.out.println("取絕對值:"+ num1.abs()); 
            //判斷相等, 當且僅當兩個BigDecimal對象數值和精度scale均相等時才返回true
            System.out.println("判斷相等:"+ num1.equals(BigDecimal.valueOf(41, 1)));
            System.out.println("判斷相等:"+ num1.equals(BigDecimal.valueOf(410, 2)));
            //比較大小,僅比較兩個BigDecimal對象數值是否相等,忽略精度
            System.out.println("比較大小:"+ num1.compareTo(BigDecimal.valueOf(41, 1)));
            System.out.println("比較大小:"+ num1.compareTo(BigDecimal.valueOf(410, 2))); 
            //取較大值
            System.out.println("取較大值:"+ num1.max(num2));
    

我以大整數爲例,用代碼示例一次:

package javaLearn;
import java.util.*;
import java.math.*;
public class bigInter {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner cin=new Scanner(System.in);
		while (cin.hasNext())
		{
			BigInteger sum=cin.nextBigInteger();
			BigInteger flag=cin.nextBigInteger();
			System.out.println("乘法操作:"+sum.add(flag));
			System.out.println("減法操作:"+ sum.subtract(flag)); 
			System.out.println("乘法操作:"+ sum.multiply(flag));
		    System.out.println("除法操作:"+ sum.divide(flag)); 
         System.out.println("取餘:"+ sum.remainder(flag));
		    System.out.println("取最大公約數:"+ sum.gcd(flag)); 
		}
	}
}

// 輸出示例:
78 9
乘法操作:87
減法操作:69
乘法操作:702
除法操作:8
取餘:6
取最大公約數:3

  • 有了java神器,再看一道題

    大整數乘法

    時間限制: 1 Sec 內存限制: 128 MB

    提交: 393 解決: 181

    題目描述

    使用分治算法實現兩個大整數相乘。

    輸入

    兩個十進制大整數,滿足每一個整數長度爲2^n且兩個大整數的長度相等。(多組數據)

    輸出

    兩個大整數的乘積。

    樣例輸入 [Copy](javascript:CopyToClipboard($(’#sampleinput’).text()))

    1234 5678
    

    樣例輸出 [Copy](javascript:CopyToClipboard($(’#sampleoutput’).text()))

    7006652
    
  • 有了java這波神操作,是不是很簡單,沒錯哦!就是這麼簡單

  • AC代碼:

    import java.math.BigDecimal;
    import java.util.Scanner;
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            Scanner cin=new Scanner(System.in);
            BigDecimal A,B;
            while(cin.hasNext()){
                 A=cin.nextBigDecimal();
                 B=cin.nextBigDecimal();
                System.out.println(A.multiply(B));          
            }
        }
      
    }
    

好了,今天這波就介紹到這裏了。

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