C++使用string的大數(shù)快速模冪運(yùn)算(6)
本次項(xiàng)目目標(biāo):使用C++完成對(duì)于大數(shù)的相關(guān)運(yùn)算,具體有加減乘除取模。
項(xiàng)目要點(diǎn)
1.大數(shù)指的是遠(yuǎn)超long long int的數(shù)據(jù)
2.將大數(shù)用矩陣進(jìn)行存儲(chǔ),并通過(guò)矩陣實(shí)現(xiàn)運(yùn)算
3.本人采用字符串進(jìn)行存儲(chǔ),應(yīng)注意char的特點(diǎn)
比如:char a=161;
cout<<(int)a;
此時(shí)會(huì)輸出-95,而不是161,char類(lèi)型首個(gè)比特位是作為正負(fù)號(hào)的
模冪快速算法
a,m為正整數(shù),將m表示為二進(jìn)制形式
則
可得
舉個(gè)例子
代碼中有之前的減法 乘法 取模 除法運(yùn)算
可得以下快速指數(shù)算法以及運(yùn)行截圖
#include<iostream> #include<string> #include<algorithm> #include<time.h> using namespace std; #define n 10 string dezero(string a)//用來(lái)去掉正數(shù)前面的0,也就是說(shuō)可以輸入000001類(lèi)似這樣的數(shù)字 { long int i; for(i=0;i<a.length();i++) { if(a.at(i)>48) break; } if(i==a.length()) return "0"; a.erase(0,i); return a; } int judge(string a,string b)//判斷兩個(gè)正數(shù)的大小 { if(a.length()>b.length()) return 1; if(a.length()<b.length()) return -1; long int i; for(i=0;i<a.length();i++) { if(a.at(i)>b.at(i)) return 1; if(a.at(i)<b.at(i)) return -1; } return 0; } string minus(string a,string b)//自然數(shù)減法 { a=dezero(a); b=dezero(b); long int i,j=0; string c="0"; string c1,c2; string d="-"; if(judge(a,b)==0) return c; if(judge(a,b)==1) { c1=a; c2=b; } if(judge(a,b)==-1) { c1=b; c2=a; j=-1; } reverse(c1.begin(),c1.end()); reverse(c2.begin(),c2.end()); for(i=0;i<c2.length();i++) { if(c2.at(i)>=48&&c2.at(i)<=57) c2.at(i)-=48; if(c2.at(i)>=97&&c2.at(i)<=122) c2.at(i)-=87; } for(i=0;i<c1.length();i++) { if(c1.at(i)>=48&&c1.at(i)<=57) c1.at(i)-=48; if(c1.at(i)>=97&&c1.at(i)<=122) c1.at(i)-=87; } for(i=0;i<c2.length();i++) { c1.at(i)=c1.at(i)-c2.at(i); } for(i=0;i<c1.length()-1;i++) { if(c1.at(i)<0) { c1.at(i)+=n; c1.at(i+1)--; } } for(i=c1.length()-1;i>=0;i--) { if(c1.at(i)>0) break; } c1.erase(i+1,c1.length()); for(i=0;i<c1.length();i++) { if(c1.at(i)>=10) c1.at(i)+=87; if(c1.at(i)<10) c1.at(i)+=48; } reverse(c1.begin(),c1.end()); if(j==-1) c1.insert(0,d); return c1; } string multiply(string a,string b)//整數(shù) { long int i,j,k,yao=0,kai; string c1,c2; string c3=a+b; if(a.at(0)=='-') { a.erase(0,1); yao++; } if(b.at(0)=='-') { b.erase(0,1); yao++; } a=dezero(a); b=dezero(b); if(a.at(0)==48||b.at(0)==48) return "0"; if(a.length()>b.length()) { c1=a; c2=b; } else { c1=b; c2=a; } reverse(c1.begin(),c1.end()); reverse(c2.begin(),c2.end()); for(i=0;i<c2.length();i++) { if(c2.at(i)>=48&&c2.at(i)<=57) c2.at(i)-=48; if(c2.at(i)>=97&&c2.at(i)<=122) c2.at(i)-=87; } for(i=0;i<c1.length();i++) { if(c1.at(i)>=48&&c1.at(i)<=57) c1.at(i)-=48; if(c1.at(i)>=97&&c1.at(i)<=122) c1.at(i)-=87; } for(i=0;i<c3.length();i++) c3.at(i)=0; for(i=0;i<c2.length();i++) { for(j=0;j<c1.length();j++) { kai=c2.at(i)*c1.at(j); c3.at(i+j+1)+=kai/n; c3.at(i+j)+=kai%n; for(k=i+j;k<c3.length()-1;k++) { if(c3.at(k)>=n) { c3.at(k+1)+=c3.at(k)/n; c3.at(k)=c3.at(k)%n; } else { break; } } } } for(i=c3.length()-1;i>=0;i--) { if(c3.at(i)>0) break; } c3.erase(i+1,c3.length()); for(i=0;i<c3.length();i++) { if(c3.at(i)>=10) c3.at(i)+=87; if(c3.at(i)<10) c3.at(i)+=48; } reverse(c3.begin(),c3.end()); if(yao==1) c3="-"+c3; return c3; } string mod(string a,string b) { long int i,j=0; string c1,c2,c3,d; if(a.at(0)=='-') j=1; if(judge(a,b)==0) return "0"; if(judge(a,b)==-1) { return dezero(a); } c1=dezero(a); c2=dezero(b); d=""; for(i=0;i<c1.length();i++) { d=d+c1.at(i); while(judge(d,b)>=0) { d=minus(d,b); d=dezero(d); } } if(j==1) d=minus(b,d); return dezero(d); } string divide(string a,string b)//正整數(shù)除法 { if(b.length()==1&&b.at(0)==48) return "error"; long int i,j; string c1,c2,d,e; if(judge(a,b)==0) return "1"; if(judge(a,b)==-1) { return "0"; } c1=dezero(a); c2=dezero(b); d=""; e=""; for(i=0;i<c1.length();i++) { j=0; d=d+c1.at(i); d=dezero(d); while(judge(d,b)>=0) { d=minus(d,b); d=dezero(d); j++; } e=e+"0"; e.at(i)=j; } for(i=0;i<e.length();i++) { if(e.at(i)>=10) e.at(i)+=87; if(e.at(i)<10) e.at(i)+=48; } e=dezero(e); return e; } string quickpower(string a,string b,string c)//快速指數(shù)算法a的b次方mod c { //進(jìn)制轉(zhuǎn)換 string e; long int i; i=0; while(1) { if(b.length()==1&&b.at(0)==48) break; e=e+"0"; e.at(i)=mod(b,"2").at(0); b=divide(b,"2"); i++; } reverse(e.begin(),e.end()); //快速指數(shù)算法 b=e; string d="1"; for(i=0;i<b.length();i++) { if(b.at(i)==49) d=multiply(d,a); if(i!=b.length()-1) d=multiply(d,d); d=mod(d,c); } return d; } int main() { string a,b,c; while(cin>>a>>b>>c) { cout<<quickpower(a,b,c)<<endl; } return 0; }
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持我們。
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