Wie implementiert man eine BigInt-Klasse in C für die Verarbeitung beliebig großer Ganzzahlen?

Implementieren einer BigInt-Klasse in C

In C ist es beim Umgang mit Zahlen, die größer als ein Long-Int sind, nützlich, eine benutzerdefinierte „ big int"-Klasse. Anstatt sich auf externe Implementierungen zu verlassen, sollten Sie Ihre eigene erstellen, um ein tieferes Verständnis dieser Konzepte zu erlangen.

Datenstruktur

Ein einfacher Ansatz besteht darin, die Zahl als Zeichenfolge zu speichern , zerlegen Sie es in kleinere Zahlen (z. B. Ziffern) und platzieren Sie sie in einem Array. Dies vereinfacht Vergleichsoperationen, wirft jedoch Bedenken hinsichtlich Operationen wie Addition und Multiplikation auf.

Algorithmusübersicht

Bei diesen Operationen ist es von Vorteil, die binäre Natur von ganzen Zahlen zu berücksichtigen. Implementieren Sie als Beispiel den Additionsoperator ( =), durchlaufen Sie jedes Ziffernpaar und addieren Sie es. Wenn das Ergebnis den BaseType überschreitet, übertragen Sie den Überschuss in die nächste Ziffer.

Codebeispiel

template< class BaseType >
BigInt< BaseType >&amp; BigInt< BaseType >::operator += (BigInt< BaseType > const&amp; operand)
{
  BT count, carry = 0;
  for (count = 0; count < std::max(value_.size(), operand.value_.size(); count++)
  {
    BT op0 = count < value_.size() ? value_.at(count) : 0, 
       op1 = count < operand.value_.size() ? operand.value_.at(count) : 0;
    BT digits_result = op0 + op1 + carry;
    if (digits_result-carry < std::max(op0, op1)
    {
      BT carry_old = carry;
      carry = digits_result;
      digits_result = (op0 + op1 + carry) >> sizeof(BT)*8; // NOTE [1]
    }
    else carry = 0;
  }
 
  return *this;
}

Implementierungshinweise

• Der BaseType ist der zugrunde liegende Typ des BigInt, z. B. int oder long.
• Der value_-Vektor speichert die einzelnen Ziffern der Zahl.
• Carry verfolgt jeden Überlauf zwischen Ziffern.
• Die Überlauferkennung erfolgt durch Vergleich des Ergebnisses mit den Originalziffern .

Andere Operatoren

Wiederholen Sie dies algorithmischer Ansatz für Subtraktion, Multiplikation und Division. Implementieren Sie Standardoperatoren wie << für Ausgabe und < zum Vergleich.

Fazit

Das Erstellen einer benutzerdefinierten BigInt-Klasse ist eine herausfordernde, aber lohnende Übung. Das Befolgen der hier beschriebenen Schritte kann Ihnen dabei helfen, eine funktionale und effiziente Klasse zu implementieren, die beliebig große Ganzzahlen in C verarbeitet.

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