在 C++ 中处理大量数字？

Question

在 C++ 中处理大型数字输入的最佳方法是什么（例如 10^100）？

对于算法，我通常会切换到 ruby​​，有时我会使用字符串。

还有什么好的方法吗？

Answer 1

听起来您正在寻找一种输入任意精度数字的方法。 这里有两个你可以使用的库：GMP 和 MAPM

Answer 2

查看 Owen Astrachan 的 The Large Integer Case Study in C++.pdf。我发现这个文件对详细介绍和代码实现非常有用。它不使用任何第 3 方库。我用它来处理大量数字（只要你有足够的内存来存储vector<char>）没有问题。

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想法： 它通过将 big int 存储在 vector<char> 中来实现任意精度的整数类。

vector<char> myDigits; // stores all digits of number

那么所有与大int相关的操作，包括<<, >>, +, -, *, ==, <, !=, >, etc.，都可以基于对这个char array的操作来完成。

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代码的味道： 这是头文件，你可以在pdf文件中找到它的cpp和代码。

#include <iostream>
#include <string> // for strings
#include <vector> // for sequence of digits
using namespace std;

class BigInt
{
public:
    BigInt(); // default constructor, value = 0
    BigInt(int); // assign an integer value
    BigInt(const string &); // assign a string
    // may need these in alternative implementation
    // BigInt(const BigInt &); // copy constructor
    // ~BigInt(); // destructor
    // const BigInt & operator = (const BigInt &);
    // assignment operator
    // operators: arithmetic, relational
    const BigInt & operator += (const BigInt &);
    const BigInt & operator -= (const BigInt &);
    const BigInt & operator *= (const BigInt &);
    const BigInt & operator *= (int num);
    string ToString() const; // convert to string
    int ToInt() const; // convert to int
    double ToDouble() const; // convert to double
    // facilitate operators ==, <, << without friends
    bool Equal(const BigInt & rhs) const;
    bool LessThan(const BigInt & rhs) const;
    void Print(ostream & os) const;
private:
    // other helper functions
    bool IsNegative() const; // return true iff number is negative
    bool IsPositive() const; // return true iff number is positive
    int NumDigits() const; // return # digits in number
    int GetDigit(int k) const;
    void AddSigDigit(int value);
    void ChangeDigit(int k, int value);
    void Normalize();
    // private state/instance variables
    enum Sign{positive,negative};
    Sign mySign; // is number positive or negative
    vector<char> myDigits; // stores all digits of number
    int myNumDigits; // stores # of digits of number
};

// free functions
ostream & operator <<(ostream &, const BigInt &);
istream & operator >>(istream &, BigInt &);
BigInt operator +(const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
BigInt operator -(const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
BigInt operator *(const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
BigInt operator *(const BigInt & lhs, int num);
BigInt operator *(int num, const BigInt & rhs);
bool operator == (const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
bool operator < (const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
bool operator != (const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
bool operator > (const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
bool operator >= (const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);
bool operator <= (const BigInt & lhs, const BigInt & rhs);

Answer 3

您是否正在寻找如何对收到的大量输入执行操作？有一个big integer C++ 库（类似于Java）允许您执行算术运算...

Answer 4

如果您希望为此目的编写自己的代码，请尝试使用字符串来存储大数字...然后您可以在它们上创建基本的操作，例如 + - / *... 例如 -

#include <iostream>

using namespace std;

string add (string &s1, string &s2){
    int carry=0,sum,i;

    string  min=s1,
    max=s2,
    result = "";

    if (s1.length()>s2.length()){
        max = s1;
        min = s2;
    } else {
        max = s2;
        min = s1;
    }

    for (i = min.length()-1; i>=0; i--){
        sum = min[i] + max[i + max.length() - min.length()] + carry - 2*'0';

        carry = sum/10;
        sum %=10;

        result = (char)(sum + '0') + result;
    }

    i = max.length() - min.length()-1;

    while (i>=0){
        sum = max[i] + carry - '0';
        carry = sum/10;
        sum%=10;

        result = (char)(sum + '0') + result;
        i--;
    }

    if (carry!=0){
        result = (char)(carry + '0') + result;
    }       

    return result;
}

int main (){
    string a,b;

    cin >> a >> b;

    cout << add (a,b)<<endl;

    return 0;
}

Answer 5

假设您正在谈论输入数字，双精度将使您达到 1.7976931348623157 x 10^308

Answer 6

您可能想看看gmplib，这是一个用于 C 和 C++ 的任意精度数字处理库

Answer 7

如果您希望它准确，您需要一个用于处理大数字的库。 Java 有 BigInt，无论你想取多少位数，它总是准确的，并提供对它们的数学运算。所有的源代码都包含在内，你可以转移它，但这真的不是 C++ 最擅长的——我会使用基于 JVM 的语言并使用其中一个大库。

我不认为我会为此使用 ruby​​，除非您希望它变慢，并且我假设由于您在谈论 C++，因此速度在某种程度上是设计考虑因素。

Answer 8

正如其他人已经指出的那样，C++ 中有各种大数/任意精度库，您可能会发现它们很有用。如果不需要速度，我的印象是 Python 和 Lisp 默认都使用 bignums。

Answer 9

考虑boost::cpp_int

#include <boost/multiprecision/cpp_int.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
   using namespace boost::multiprecision;

   cpp_int u = 1;
   for(unsigned i = 1; i <= 100; ++i)
      u *= i;

   // prints 93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000 (i.e. 100!)
   std::cout << u << std::endl;

   return 0;
}

Answer 10

嗯，我认为进行此类算术计算的最佳方法是使用字符串。将输入作为命令行参数提供，然后使用 atoi() 和 itoa() 等字符串函数操作整个逻辑！但是，嘿，这可以用于乘法和除法吗？我认为以这种方式输入的字符串strlen 对编译器的编程无关紧要，直到逻辑正常。