基于分治思想设计一个大整数乘法的实现程序,可以进行两个大整数的乘法 运算,要求时间复杂度小于 O(n 2 )。 【输入】 分行输入两个大整数,两个整数的长度可以不相同,如果输入的不是合法的 整数,应提示重新输入。
时间: 2024-03-07 10:48:52 浏览: 21
好的,这是一个经典的算法问题,我可以帮你解答。
首先,我们可以将两个大整数分别拆分成高位和低位两个部分,设第一个大整数为 A,第二个大整数为 B,高位部分分别为 A1 和 B1,低位部分分别为 A2 和 B2。
则 A*B = (A1 * 10^(n/2) + A2) * (B1 * 10^(n/2) + B2) = A1*B1 * 10^n + (A1*B2 + A2*B1) * 10^(n/2) + A2*B2
其中,n 为 A 和 B 中较长的一个数的位数。可以看出,原本的乘法运算被拆分成了三个部分,其中第二个部分需要进行两次乘法运算,但是比原本的四次乘法运算要少得多。因此,这个算法的时间复杂度为 O(n^log2(3)),即小于 O(n^2)。
下面是这个算法的实现程序,你可以参考一下:
```python
import re
def check_int(num):
# 检查输入是否为合法整数
return re.match(r'^-?\d+$', num) is not None
def multiply(A, B):
# 大整数乘法的分治算法实现
if len(A) < len(B):
A, B = B, A
if len(A) == 1 or len(B) == 1:
return int(A) * int(B)
n = len(A)
m = n // 2
A1, A2 = A[:m], A[m:]
B1, B2 = B[:m], B[m:]
P1 = multiply(A1, B1)
P2 = multiply(A2, B2)
P3 = multiply(str(int(A1) + int(A2)), str(int(B1) + int(B2)))
return P1 * 10**(2*m) + (P3 - P1 - P2) * 10**m + P2
if __name__ == '__main__':
while True:
A = input('请输入第一个大整数:')
if check_int(A):
break
print('输入不合法,请重新输入。')
while True:
B = input('请输入第二个大整数:')
if check_int(B):
break
print('输入不合法,请重新输入。')
C = multiply(A, B)
print('两个大整数的积为:', C)
```
需要注意的是,这个算法对于非常大的整数仍然可能会超时。如果需要处理更大的数据,可以考虑使用 Karatsuba 算法或者其他更为高效的算法。
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