[HDU1002] A + B Problem II
Problem Description
I have a very simple problem for you. Given two integers A and B, your job is to calculate the Sum of A + B.
Input
The first line of the input contains an integer T(1<=T<=20) which means the number of test cases. Then T lines follow, each line consists of two positive integers, A and B. Notice that the integers are very large, that means you should not process them by using 32-bit integer. You may assume the length of each integer will not exceed 1000.
Output
For each test case, you should output two lines. The first line is "Case #:", # means the number of the test case. The second line is the an equation "A + B = Sum", Sum means the result of A + B. Note there are some spaces int the equation. Output a blank line between two test cases.
Sample Input
2
1 2
112233445566778899 998877665544332211
Sample Output
Case 1:
1 + 2 = 3
Case 2:
112233445566778899 + 998877665544332211 = 1111111111111111110
分析
说这是个very simple problem,其实是在坑你的~用计算A+B的普通方法是不行的,必须要高精度算法。
高精度算法就不细说了,大致就是模拟手算。先将个位相加,然后将十位相加,然后百位……当然如果有进位也要算上。要存储A、B两个大数,显而易见,需要使用数组。数组的每个元素都对应一个数位。
因为A、B最大长度是1000,所以用两个长度为1000的int数组(因为每个元素都是0~9,所以其实char就够了,甚至还可以用一个元素存N位):
int a[], b[];
A、B最大值是999...999(1000个9),因此A+B的最大值是1999...998(999个9),是1001位数。如果用数组c来存储结果,则c长度最大为1001:
int c[];
数组a、b、c的最后一个元素对应个位,倒数第二个元素对应十位,倒数第三个对应百位……设A、B长度为la、lb,记C=A+B,则C的长度lc最大为max{la, lb} + 1。因此需要从个位一直计算到10^(max{la, lb} + 1)位。最后需要考虑进位。代码:
void add(const int a[], int la, const int b[], int lb, int c[])
{
int lc = ((la > lb) ? la : lb) + ;
int g = ; // 是否进位
for (int i = ; i >= - lc; i--)
{
c[i + ] = a[i] + b[i] + g; // 因为c的大小为1001,a和b为1000,所以需要加上1001-1000=1,这样才是从c的末尾开始计算
g = c[i + ] / ; // 记录进位
c[i + ] %= ; // 将一个位限定在10以内
}
}
读入的时候就很简单了,如果是C用scanf()加%s,C++直接用cin。C代码:
char sa[], sb[];
scanf("%s%s", sa, sb);
A、B长度就用strlen()求出。
输出A和B时,直接将相应字符串输出就好了。至于C呢,可以从c[0]开始一直往后找到第一个非0位然后开始输出,或者记录下C的长度。
Final Code
Final code #1
#include <stdio.h>
#include <string.h> #define LEN 1000
#define LENC 1001 void convert(const char s[], int len, int a[]);
void add(const int a[], int la, const int b[], int lb, int c[]);
void print(const int c[]); int main()
{
int t;
char sa[LEN + ], sb[LEN + ];
int la, lb;
int a[LEN], b[LEN], c[LENC]; scanf("%d", &t); for (int i = ; i < t; i++)
{
for (int j = ; j < LEN + ; j++)
{
sa[j] = '\0';
sb[j] = '\0';
}
for (int j = ; j < LEN; j++)
{
a[j] = ;
b[j] = ;
}
for (int j = ; j < LENC; j++)
c[j] = ;
scanf("%s%s", sa, sb);
la = strlen(sa);
lb = strlen(sb);
printf("Case %d:\n%s + %s = ", i + , sa, sb);
convert(sa, la, a);
convert(sb, lb, b);
add(a, la, b, lb, c);
print(c);
printf("\n");
if (i < t - )
printf("\n");
} return ;
} void convert(const char s[], int len, int a[])
{
for (int i = ; i < len; i++)
a[LEN - len + i] = s[i] - '';
} void add(const int a[], int la, const int b[], int lb, int c[])
{
int lc = ((la > lb) ? la : lb) + ;
int g = ;
for (int i = LEN - ; i >= LEN - lc; i--)
{
c[i + LENC - LEN] = a[i] + b[i] + g;
g = c[i + LENC - LEN] / ;
c[i + LENC - LEN] %= ;
}
} void print(const int c[])
{
int s;
for (int i = ; i < LENC; i++)
if (c[i] != )
{
s = i;
break;
}
for (int i = s; i < LENC; i++)
printf("%d", c[i]);
}
因为提交时是C语言,所以常量是用#define定义的(const会有编译错误)。而且为了可读性以及逻辑上的清晰,我不惜将运行效率降低了。例如下面代码:
for (int j = ; j < LEN + ; j++)
{
sa[j] = '\0';
sb[j] = '\0';
}
for (int j = ; j < LEN; j++)
{
a[j] = ;
b[j] = ;
}
for (int j = ; j < LENC; j++)
c[j] = ;
本来可以连起来写成:
for (int j = ; j < LEN + ; j++)
{
sa[j] = '\0';
sb[j] = '\0';
if (j < LEN)
{
a[j] = ;
b[j] = ;
}
c[j] = ;
}
甚至:
memset(sa, '\0', sizeof(sa));
memset(sb, '\0', sizeof(sb));
memset(a, , sizeof(a));
memset(b, , sizeof(b));
memset(c, , sizeof(c));
但为了强调a、b和sa、sb是分开的,就分成了两个循环。为了强调LEN和LENC是无关的(而不是差1的关系),就将a、b和c的初始化分开。而memset()是直接将数组的每个字节设为0,这是与内存有关的,也不能强调将每个元素都设为0(况且这对浮点数组不起作用)。
当然这份代码也有可以优化的地方,例如查找第一个非0位可以用二分法:
int sl = ;
int sr = LENC - ;
while (sl + < sr)
{
int sm = (sl + sr) / ;
if (c[sm] != )
sr = sm; // sm为非0位时,说明第一个非0位在sm或sm前面
else
sl = sm; // sm不为非0位时,说明第一个非0位在sm后面
}
Final code #2
这份代码直接在计算A+B时算出C的长度,打印时不需要检查第一个非0位了。
#include <stdio.h>
#include <string.h> #define LEN 1000
#define LENC 1001 void convert(const char s[], int len, int a[]);
void add(const int a[], int la, const int b[], int lb, int c[], int * plc); // 多了plc参数
void print(const int c[], int lc); // 多了lc参数 int main()
{
int t;
char sa[LEN + ], sb[LEN + ];
int la, lb, lc; // 声明了lc用来表示C的长度
int a[LEN], b[LEN], c[LENC]; scanf("%d", &t); for (int i = ; i < t; i++)
{
for (int j = ; j < LEN + ; j++)
{
sa[j] = '\0';
sb[j] = '\0';
}
for (int j = ; j < LEN; j++)
{
a[j] = ;
b[j] = ;
}
for (int j = ; j < LENC; j++)
c[j] = ;
scanf("%s%s", sa, sb);
la = strlen(sa);
lb = strlen(sb);
printf("Case %d:\n%s + %s = ", i + , sa, sb);
convert(sa, la, a);
convert(sb, lb, b);
add(a, la, b, lb, c, &lc);
print(c, lc);
printf("\n");
if (i < t - )
printf("\n");
} return ;
} void convert(const char s[], int len, int a[])
{
for (int i = ; i < len; i++)
a[LEN - len + i] = s[i] - '';
} void add(const int a[], int la, const int b[], int lb, int c[], int * plc)
{
int lc = (la > lb) ? la : lb;
int g = ;
for (int i = LEN - ; i >= LEN - lc - ; i--)
{
c[i + LENC - LEN] = a[i] + b[i] + g;
g = c[i + LENC - LEN] / ;
c[i + LENC - LEN] %= ;
}
// 保存C的长度
*plc = lc;
// 如果max{la, lb} + 1位非0,则长度+1
if (c[LENC - lc - ] != )
(*plc)++;
} void print(const int c[], int lc)
{
// 直接从LENC - lc处开始打印
for (int i = LENC - lc; i < LENC; i++)
printf("%d", c[i]);
}
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