在数组 C++ 中将大字符串相乘
Multiply Large Strings in Array C++
在这里,我有一个SafeArray(不是那么安全,但我的老师说这很好)类和一个bigint类。我的 bigint 类可以加减就可以了,但是当我尝试乘法函数时,它根本不打印任何内容,我尝试调试并逐步完成它,但我似乎无法弄清楚,一直在研究它一段时间,无可救药地卡住了。任何帮助将不胜感激。谢谢
#include <iostream>
using namespace std;
#include <algorithm>
template<typename Element>
class SafeArray
{
int size;
Element*Array;
Element def;
public:
SafeArray() //default constructor(with no parameter)
{
size = 10;
Array = new Element[size]();
}
SafeArray(int value) //constructor with one int
{
size = value;
Array = new Element[value];
for (int i = 0; i < size; ++i)
Array[i] = 0;
}
~SafeArray() {
delete[] Array;
} //destructor
SafeArray(const SafeArray& rhs) : size(rhs.size), Array(new Element[size]), def(rhs.def)
{
for (int i = 0; i < size; ++i )
Array[i] = rhs.Array[i];
}
SafeArray& operator=(SafeArray rhs)
{
std::swap(Array, rhs.Array);
std::swap(size, rhs.size);
std::swap(def, rhs.def);
return *this;
}
Element get(int pos) const //get method
{
if (pos<0)
{
cout << "error";
}
return Array[pos];
}
void set(int pos, Element val)
{
if (pos<0)
{
cout << "error";
return;
}
if (pos >= size)
{
resize(pos + 1);
}
Array[pos] = val;
}
void resize(int new_size)
{
Element*temp = new Element[new_size];
for (int i = 0; i<size; i++)
{
temp[i] = Array[i];
}
delete[]Array;
Array = temp;
size = new_size;
}
void set_default(Element d) //set_default
{
def = d;
}
int get_size() //get size
{
return size;
}
};
int size = 100; //for testing
class bigint
{
SafeArray<int> *arr;
public:
bool sign;
bigint() //initializes to zero
{
arr = new SafeArray<int>;
for(int i =0;i < size; i++)
arr->set(i,0);
}
void print() //prints numbers without zeroes in front
{
bool start_num=false;
for(int i = 0;i <arr->get_size() ;i++)
{
if(arr->get(i)!=0 && start_num==false )
{start_num=true;
cout << arr->get(i);}
else if(start_num==true)
cout<<arr->get(i);
}
cout<<endl;
}
void assign(const bigint &A) //
{
for(int i=0;i<arr->get_size();i++)
{ //Ways to initialize stuff
arr->set(i,A.arr->get(i));
}
}
void assign(string num)
{
long len = num.length();
int j=arr->get_size()-1;
for(long i=len-1;i>=0;i--)
{
arr->set(j,num[i]-48);
j--;
}
}
void add_pos(const bigint &A) //add big ints
{
int carry=0;
for(int i=size-1;i>=0;i--)
{
int result = arr->get(i)+A.arr->get(i)+carry;
arr->set(i,result%10);
carry=result/10;
}
}
void sub_pos(const bigint &A)
{
int borrow=0;
for(int i=size-1;i>=0;i--)
{
int result = ((arr->get(i) - A.arr->get(i)-borrow));
if(result<0)
{
arr->set(i,result +10);
borrow = 1;
}
else
{
arr->set(i,result);
borrow = 0;
}
}
}
void multiply(const bigint &A)
{
for(int i=size-1;i>=0;i--)
{
int carry=0;
for(int j=size-1;j>=0;j--)
{
int product=((arr->get(i)*A.arr->get(j))+carry);
arr->set(i+j,product%10);
carry=product/10;
}
}
}
}
int main()
{
bigint a,b;
a.assign("1234");
b.assign("5678");
a.multiply(b);
a.print();
return 0;
}
鉴于评论和以下更改SafeArray
http://coliru.stacked-crooked.com/a/0f22a24e04421ae1
实现乘法的一种方法是利用你所说的已经起作用的函数,即bigint::add_pos
和bigint::sub_pos
来做乘法。 目标是通过向自身添加m
n-1
次来模拟m * n
。 例如,4 * 3
与4 + 4 + 4
相同(我们向自身添加了 4 次 2 次)。
注意:如果要求您必须完全独立于现有函数编写乘法代码,和/或使用不安全版本的SafeArray
,那么这个答案对您没有帮助,您将不得不从头开始做事。
预赛:
应该做的第一件事是将指向bigint
类中SafeArray
的指针替换为实际实例:
SafeArray<int> arr;
第二个更改是将arr->
更改为bigint
类中的arr.
。 这应该是无缝更改。
现在,要做的第三件事是在bigint
中创建一个辅助函数,调用它is_zero
来确定bigint
是否表示 0。 您可以通过编写循环并确保arr
中的所有条目都0
来轻松执行此操作。 函数应该是const
的,即
bool is_zero() const;
最后一个更改是bigint
默认构造函数中存在错误。 该错误是您没有初始化arr
SafeArray 以包含size
元素。 您使用了默认值,即 10。 若要解决此问题,请将arr
初始化为size
元素
bigint() : arr(size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
arr.set(i, 0);
}
我保留了你的全局变量size
,但它确实应该从全局中删除,你的bigint
类应该使用arr.get_size()
来获取数组的大小。
实现:
所以现在我们开始使用您现有的函数实现multiply
。 这是一种迂回的方式,对于非常大的值可能会很慢。
让我们进入代码:
void multiply(const bigint &A)
{
// check for multiplication by 0
if ( A.is_zero() )
{
*this = A; // copy our paramter (which is 0) to this object
return;
}
bigint tempInt(*this); // our original value
bigint startVal(*this); // our running total
bigint startA(A); // our counter
bigint subtractor;
subtractor.assign("1"); // our decrementor for looping
// subtract one from the number of times we need to add
startA.sub_pos(subtractor);
// keep adding until the number of times we've added is
// sufficient
while (!startA.is_zero())
{
// add to running total
startVal.add_pos(tempInt);
// subtract 1 from our counter
startA.sub_pos(subtractor);
}
// assign the final result to our object, and we're done
*this = startVal;
}
那我们做了什么?
首先,我们检查了 0 的乘法。 如果是这样,那么我们将所有内容归零并返回。
如果不是 0 的乘法,我们设置一个临时的 bigint 来保存我们的原始值 (tempInt)。 然后我们设置另一个bigint
来保存我们当前的"运行总计"(startVal
)。 我们设立了另一个bigint
来保持我们的乘数startA
。 请注意我们如何使用复制构造函数从现有构造函数构造临时bigint
。 如果您的SafeArray
没有真正安全(即您坚持使用原始实现),这将是不可能的。
现在,当我们需要计算添加的次数时,就会发生麻烦。 为此,设置了第四个名为subtractor
的bigint
,它所做的只是将自身初始化为1
。 我们需要它来帮助我们从bigint
乘数中减去 1(这就是bigint::sub_pos
在我们的设计中发挥作用的地方)。
请注意,我们必须做所有这些来减去 1,而不是使用简单的int
。 原因是 - 如果传递给乘法的bigint
是一个不适合int
或long
的巨大数字,那么我们就不能使用"传统"C++整数类型。 我们正在处理 100 位数字,可能没有具有本机 100 位整数类型的C++编译器。
因此,我们首先从乘数中减去 1。 如果乘数现在为零,我们只是不循环(本质上,这处理了乘以 1 的情况,但请参阅下面的进一步编辑,了解完成乘以 1 的优化方法)。
如果乘数大于 0,我们现在要做的就是调用add_pos
我们的运行总计,直到我们的乘数变为 0。 我们通过测试我们的乘数来查看它是否已经达到 0,方法是每次为while()
条件调用is_zero
。 每次我们调用sub_pos
时,从乘数中减去 1。
在纸上从高级角度了解这个乘法函数正在做什么 - 你应该了解正在做什么(偷偷地避免像你在问题中那样实际编写乘法代码)。
最后,我们将运行总计分配给此。 就是这样。 所有这些都使用您现有的函数,再加上一个简单的助手,使您的SafeArray
类更安全。
编辑:您可以进行的优化是检查乘以 1。 执行此操作的方法是设置计数器,从中减去 1,然后检查计数器是否为 0。 如果为 0,则返回而不执行任何进一步的工作。
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