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漫画:如何实现大整数相加?

小灰 CSDN云计算 2018-12-16

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在程序中列出的 “竖式” 究竟是什么样子呢?我们以 426709752318 + 95481253129 为例,来看看大整数相加的详细步骤:


第一步,把整数倒序存储,整数的个位存于数组0下标位置,最高位存于数组长度-1下标位置。之所以倒序存储,更加符合我们从左到右访问数组的习惯。




第二步,创建结果数组,结果数组的最大长度是较大整数的位数+1,原因很明显。




第三步,遍历两个数组,从左到右按照对应下标把元素两两相加,就像小学生计算竖式一样。


例子中,最先相加的是数组A的第1个元素8和数组B的第1个元素9,结果是7,进位1。把7填充到Result数组的对应下标,进位的1填充到下一个位置:




第二组相加的是数组A的第2个元素1和数组B的第2个元素2,结果是3,再加上刚才的进位1,把4填充到Result数组的对应下标:




第三组相加的是数组A的第3个元素3和数组B的第3个元素1,结果是4,把4填充到Result数组的对应下标:




第四组相加的是数组A的第4个元素2和数组B的第4个元素3,结果是5,把5填充到Result数组的对应下标:




以此类推......一直把数组的所有元素都相加完毕:




第四步,把Result数组的全部元素再次逆序,去掉首位的,就是最终结果:





  1. /**

  2. * 大整数求和

  3. * @param bigNumberA  大整数A

  4. * @param bigNumberB  大整数B

  5. */

  6. public static String bigNumberSum(String bigNumberA, String bigNumberB) {

  7.    //1.把两个大整数用数组逆序存储,数组长度等于较大整数位数+1

  8.    int maxLength = bigNumberA.length() > bigNumberB.length() ? bigNumberA.length() : bigNumberB.length();

  9.    int[] arrayA = new int[maxLength+1];

  10.    for(int i=0; i< bigNumberA.length(); i++){

  11.        arrayA[i] = bigNumberA.charAt(bigNumberA.length()-1-i) - '0';

  12.    }

  13.    int[] arrayB = new int[maxLength+1];

  14.    for(int i=0; i< bigNumberB.length(); i++){

  15.        arrayB[i] = bigNumberB.charAt(bigNumberB.length()-1-i) - '0';

  16.    }

  17.    //2.构建result数组,数组长度等于较大整数位数+1

  18.    int[] result = new int[maxLength+1];

  19.    //3.遍历数组,按位相加

  20.    for(int i=0; i<result.length; i++){

  21.        int temp = result[i];

  22.        temp += arrayA[i];

  23.        temp += arrayB[i];

  24.        //判断是否进位

  25.        if(temp >= 10){

  26.            temp = temp-10;

  27.            result[i+1] = 1;

  28.        }

  29.        result[i] = temp;

  30.    }

  31.    //4.把result数组再次逆序并转成String

  32.    StringBuilder sb = new StringBuilder();

  33.    //是否找到大整数的最高有效位

  34.    boolean findFirst = false;

  35.    for (int i = result.length - 1; i >= 0; i--) {

  36.        if(!findFirst){

  37.            if(result[i] == 0){

  38.                continue;

  39.            }

  40.            findFirst = true;

  41.        }

  42.        sb.append(result[i]);

  43.    }

  44.    return sb.toString();

  45. }


  46. public static void main(String[] args) {

  47.    System.out.println(bigNumberSum("426709752318", "95481253129"));

  48. }





如何优化呢?


我们之前是把大整数按照每一个十进制数位来拆分,比如较大整数的长度有50位,那么我们需要创建一个51位的数组,数组的每个元素存储其中一位。




我们真的有必要把原整数拆分得那么细吗?显然不需要,只需要拆分到可以被直接计算的程度就够了。


int类型的取值范围是 -2147483648——2147483647,最多有10位整数。为了防止溢出,我们可以把大整数的每9位作为数组的一个元素,进行加法运算。(这里也可以使用long类型来拆分,按照int范围拆分仅仅是提供一个思路)




如此一来,占用空间和运算次数,都被压缩了9倍。






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