用C++用链表实现大整数加减法操作: 32 位机器直接操作的数据最大为 32 个 bit,若超过 32bit,则需要单独设计算法。在这 里,可以用链表每个结点存储大整数的每一位的十进制数字,则可以进行大整数的算数运算, 该实验仅实现加减法操作。 要求: 1, 随机产生 2 个 1~50 位的数字串,并存储到 2 个链表中。 2, 进行加法或减法操作,结果存储到新的链表中。 3, 打印运算结果。

时间: 2023-05-26 20:05:10 浏览: 43
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define MAX_DIGIT 50 // 链表节点 typedef struct Node { int digit; // 数字 struct Node *next; // 指向下一个节点 } Node; // 随机生成 n 位数 Node *gen_num(int n) { Node *head = NULL, *tail = NULL; int i; // 最高位随机生成,不能是 0,保证数字不会以 0 开头 int digit = rand() % 9 + 1; head = tail = (Node *) malloc(sizeof(Node)); head->digit = digit; head->next = NULL; // 随机生成剩下的 n-1 位数 for (i = 1; i < n; i++) { tail->next = (Node *) malloc(sizeof(Node)); tail = tail->next; tail->digit = rand() % 10; tail->next = NULL; } return head; } // 打印数字 void print_num(Node *num) { while (num) { printf("%d", num->digit); num = num->next; } printf("\n"); } // 链表求长度 int len(Node *num) { int cnt = 0; while (num) { cnt++; num = num->next; } return cnt; } // 将链表转换成数组 int *to_array(Node *num, int *size) { int len = 0, i; int *array; Node *p; // 求出链表长度 len = 0; p = num; while (p) { len++; p = p->next; } // 创建数组并将链表中的数字复制到数组中 array = (int *) malloc(len * sizeof(int)); p = num; for (i = 0; i < len; i++) { array[i] = p->digit; p = p->next; } // 返回数组大小 *size = len; return array; } // 将数组转换成链表 Node *to_list(int *array, int size) { Node *head = NULL, *tail = NULL; int i; // 创建头结点 head = tail = (Node *) malloc(sizeof(Node)); head->digit = array[0]; head->next = NULL; // 向链表中添加数字 for (i = 1; i < size; i++) { tail->next = (Node *) malloc(sizeof(Node)); tail = tail->next; tail->digit = array[i]; tail->next = NULL; } return head; } // 大整数加法 Node *add(Node *num1, Node *num2) { int carry = 0, sum; Node *head = NULL, *tail = NULL; while (num1 || num2) { sum = carry; if (num1) { sum += num1->digit; num1 = num1->next; } if (num2) { sum += num2->digit; num2 = num2->next; } carry = sum / 10; sum %= 10; if (head == NULL) { head = tail = (Node *) malloc(sizeof(Node)); head->digit = sum; head->next = NULL; } else { tail->next = (Node *) malloc(sizeof(Node)); tail = tail->next; tail->digit = sum; tail->next = NULL; } } if (carry) { tail->next = (Node *) malloc(sizeof(Node)); tail = tail->next; tail->digit = carry; tail->next = NULL; } return head; } // 比较两个数字的大小,如果 num1 < num2,则返回 -1;如果 num1 == num2,则返回 0;如果 num1 > num2,则返回 1 int cmp(Node *num1, Node *num2) { int len1 = len(num1), len2 = len(num2); if (len1 < len2) { return -1; } else if (len1 > len2) { return 1; } else { while (num1 && num2) { if (num1->digit < num2->digit) { return -1; } else if (num1->digit > num2->digit) { return 1; } else { num1 = num1->next; num2 = num2->next; } } return 0; } } // 大整数减法 Node *sub(Node *num1, Node *num2) { int borrow = 0, diff; Node *head = NULL, *tail = NULL; int cmp_result = cmp(num1, num2); if (cmp_result == 0) { // num1 == num2 head = (Node *) malloc(sizeof(Node)); head->digit = 0; head->next = NULL; return head; } if (cmp_result == -1) { // num1 < num2,交换 num1 和 num2 Node *tmp = num1; num1 = num2; num2 = tmp; } while (num1) { diff = borrow + num1->digit; if (num2) { diff -= num2->digit; num2 = num2->next; } borrow = 0; if (diff < 0) { borrow = -1; diff += 10; } if (head == NULL) { head = tail = (Node *) malloc(sizeof(Node)); head->digit = diff; head->next = NULL; } else { tail->next = (Node *) malloc(sizeof(Node)); tail = tail->next; tail->digit = diff; tail->next = NULL; } num1 = num1->next; } // 移除前导 0 while (head->next && head->digit == 0) { Node *tmp = head; head = head->next; free(tmp); } return head; } int main() { srand(time(NULL)); Node *num1, *num2, *sum, *diff; int size1, size2, *array1, *array2; // 随机生成两个数字串 size1 = rand() % MAX_DIGIT + 1; size2 = rand() % MAX_DIGIT + 1; num1 = gen_num(size1); num2 = gen_num(size2); // 打印数字串 printf("num1 = "); print_num(num1); printf("num2 = "); print_num(num2); // 大整数加法 sum = add(num1, num2); printf("sum = "); print_num(sum); // 大整数减法 diff = sub(num1, num2); printf("diff = "); print_num(diff); // 释放内存 while (num1) { Node *tmp = num1; num1 = num1->next; free(tmp); } while (num2) { Node *tmp = num2; num2 = num2->next; free(tmp); } while (sum) { Node *tmp = sum; sum = sum->next; free(tmp); } while (diff) { Node *tmp = diff; diff = diff->next; free(tmp); } return 0; }

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