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大整数类
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 #include <iomanip> 4 #include <algorithm> 5 #include <cstring> 6 using namespace std; 7 #define MAXN 9999 // 大数类里面的数组中每个单元的最大正整数 8 #define MAXSIZE 10 9 #define DLEN 4 // 对应于MAXN的大小 10 #define MAX_LEN 500 11 class BigNum{ 12 public: 13 int a[MAX_LEN]; //可以控制大数的位数 14 int len; //大数长度 15 public: 16 BigNum(){len = 1; memset(a,0,sizeof(a));} //构造函数 17 BigNum(const int); //将一个int类型的变量转化为大数 18 BigNum(const char*); //将一个字符串类型的变量转化为大数 19 BigNum(const BigNum&); //拷贝构造函数 20 BigNum &operator =(const BigNum&);//重载赋值运算符,大数之间进行赋值运算 21 22 friend istream& operator >>(istream&,BigNum&);//重载输入运算符 23 friend ostream& operator <<(ostream&,BigNum&);//重载输出运算符 24 25 BigNum operator +(const BigNum&) const;//重载加法运算符,两个大数之间的相加运算 26 BigNum operator -(const BigNum&) const;//重载减法运算符,两个大数之间的相减运算 27 BigNum operator *(const BigNum&) const;//重载乘法运算符,两个大数之间的相乘运算 28 BigNum operator /(const int&) const;//重载除法运算符,大数对一个整数进行相除运算 29 30 BigNum operator ^(const int&) const;//大数的n次方运算 31 int operator %(const int&) const;//大数对一个int类型的变量进行取模运算 32 bool operator >(const BigNum& T)const;//大数和另一个大数的大小比较 33 bool operator >(const int& t)const; //大数和一个int类型的变量的大小比较 34 35 void print(); //输出大数 36 }; 37 BigNum::BigNum(const int b){//将一个int类型的变量转化为大数 38 int c,d = b; 39 len = 0; 40 memset(a,0,sizeof(a)); 41 while(d > MAXN){ 42 c = d - (d / (MAXN + 1)) * (MAXN + 1); 43 d = d / (MAXN + 1); 44 a[len++] = c; 45 } 46 a[len++] = d; 47 } 48 BigNum::BigNum(const char*s){//将一个字符串类型的变量转化为大数 49 int t,k,index,l,i; 50 memset(a,0,sizeof(a)); 51 l = strlen(s); 52 len = l / DLEN; 53 if(l % DLEN) len++; 54 index = 0; 55 for(i = l - 1 ; i >= 0 ; i -= DLEN){ 56 t = 0; 57 k = i - DLEN + 1; 58 if(k < 0) k = 0; 59 for(int j = k ; j <= i ; j++) 60 t = t * 10 + s[j] - ‘0‘; 61 a[index++] = t; 62 } 63 } 64 BigNum::BigNum(const BigNum& T) : len(T.len){//拷贝构造函数 65 int i; 66 memset(a,0,sizeof(a)); 67 for(i = 0 ; i < len ; i++) 68 a[i] = T.a[i]; 69 } 70 BigNum& BigNum::operator =(const BigNum& n){//重载赋值运算符,大数之间进行赋值运算 71 int i; 72 len = n.len; 73 memset(a,0,sizeof(a)); 74 for(i = 0 ; i < len ; i++) 75 a[i] = n.a[i]; 76 return *this; 77 } 78 istream& operator >>(istream& in,BigNum& b){//重载输入运算符 79 char ch[MAXSIZE * 4]; 80 int i = -1; 81 in >> ch; 82 int l = strlen(ch); 83 int cnt = 0,sum = 0; 84 for(i = l - 1 ; i >= 0 ; ){ 85 sum = 0; 86 int t = 1; 87 for(int j = 0 ; j < 4 && i >= 0 ; j++,i--,t *= 10) 88 sum += (ch[i] - ‘0‘) * t; 89 b.a[cnt] = sum; 90 cnt++; 91 } 92 b.len = cnt++; 93 return in; 94 } 95 ostream& operator <<(ostream& out,BigNum& b){//重载输出运算符 96 int i; 97 cout << b.a[b.len - 1]; 98 for(i = b.len - 2 ; i >= 0 ; i--){ 99 cout.width(DLEN);100 cout.fill(‘0‘);101 cout << b.a[i];102 }103 return out;104 }105 BigNum BigNum::operator +(const BigNum& T) const{//两个大数之间的相加运算106 BigNum t(*this);107 int i,big; //位数108 big = T.len > len ? T.len : len;109 for(i = 0 ; i < big ; i++){110 t.a[i] += T.a[i];111 if(t.a[i] > MAXN){112 t.a[i + 1]++;113 t.a[i] -= MAXN+1;114 }115 }116 if(t.a[big] != 0) t.len = big + 1;117 else t.len = big;118 return t;119 }120 BigNum BigNum::operator -(const BigNum& T) const{ //两个大数之间的相减运算121 int i,j,big;122 bool flag;123 BigNum t1,t2;124 if(*this > T){125 t1 = *this;126 t2 = T;127 flag = 0;128 }129 else{130 t1 = T;131 t2 = *this;132 flag = 1;133 }134 big = t1.len;135 for(i = 0 ; i < big ; i++)136 if(t1.a[i] < t2.a[i]){137 j = i + 1;138 while(t1.a[j] == 0) j++;139 t1.a[j--]--;140 while(j > i) t1.a[j--] += MAXN;141 t1.a[i] += MAXN + 1 - t2.a[i];142 }143 else t1.a[i] -= t2.a[i];144 t1.len = big;145 while(t1.a[len - 1] == 0 && t1.len > 1){146 t1.len--;147 big--;148 }149 if(flag) t1.a[big - 1] = 0 - t1.a[big - 1];150 return t1;151 }152 BigNum BigNum::operator *(const BigNum& T) const{//两个大数之间的相乘运算153 BigNum ret;154 int i,j,up;155 int temp,temp1;156 for(i = 0 ; i < len ; i++){157 up = 0;158 for(j = 0 ; j < T.len ; j++){159 temp = a[i] * T.a[j] + ret.a[i + j] + up;160 if(temp > MAXN){161 temp1 = temp - temp / (MAXN + 1) * (MAXN + 1);162 up = temp / (MAXN + 1);163 ret.a[i + j] = temp1;164 }165 else{166 up = 0;167 ret.a[i + j] = temp;168 }169 }170 if(up != 0) ret.a[i + j] = up;171 }172 ret.len = i + j;173 while(ret.a[ret.len - 1] == 0 && ret.len > 1) ret.len--;174 return ret;175 }176 BigNum BigNum::operator /(const int& b) const{//大数对一个整数进行相除运算177 BigNum ret;178 int i,down = 0;179 for(i = len - 1 ; i >= 0 ; i--){180 ret.a[i] = (a[i] + down * (MAXN + 1)) / b;181 down = a[i] + down * (MAXN + 1) - ret.a[i] * b;182 }183 ret.len = len;184 while(ret.a[ret.len - 1] == 0 && ret.len > 1)185 ret.len--;186 return ret;187 }188 int BigNum::operator %(const int& b) const{//大数对一个int类型的变量进行取模运算189 int i,d = 0;190 for (i = len - 1 ; i >= 0 ; i--)191 d = ((d * (MAXN + 1)) % b + a[i]) % b;192 return d;193 }194 BigNum BigNum::operator ^(const int& n) const{ //大数的n次方运算195 BigNum t,ret(1);196 int i;197 if(n < 0) exit(-1);198 if(n == 0) return 1;199 if(n == 1) return *this;200 int m = n;201 while(m > 1){202 t = *this;203 for(i = 1 ; i << 1 <= m ; i <<= 1) t = t * t;204 m -= i;205 ret = ret * t;206 if(m == 1) ret = ret * (*this);207 }208 return ret;209 }210 bool BigNum::operator >(const BigNum& T) const{ //大数和另一个大数的大小比较211 int ln;212 if(len > T.len) return true;213 else if(len == T.len){214 ln = len - 1;215 while(a[ln] == T.a[ln] && ln >= 0) ln--;216 if(ln >= 0 && a[ln] > T.a[ln]) return true;217 else return false;218 }219 else return false;220 }221 bool BigNum::operator >(const int& t) const{//大数和一个int类型的变量的大小比较222 BigNum b(t);223 return *this > b;224 }225 void BigNum::print(){ //输出大数226 int i;227 cout << a[len - 1];228 for(i = len - 2 ; i >= 0 ; i--){229 cout.width(DLEN);230 cout.fill(‘0‘);231 cout << a[i];232 }233 cout << endl;234 }235 int main(void){236 BigNum val;237 val = "123456789101112131415161718192021222324252627282930";238 val.print();239 val = "10"; BigNum val1 = "1234";240 BigNum val2 = "11";241 BigNum tmp = val + val1;242 tmp.print();243 tmp = val * val1;244 tmp.print();245 tmp = val1 / 10;246 tmp.print();247 tmp = val2 ^ 2;248 tmp.print();249 return 0;250 }
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