c语言问题:计算两个十进制大整数(位数达数千)的乘积。大整数用char [10000]数组表示。 输入:两个大整数a, b,十进制,最多5000位 输出:a*b及运行时间
时间: 2024-09-23 10:13:30 浏览: 54
在C语言中,计算两个大整数的乘积通常会涉及到手动的位操作,因为C标准库并没有内置支持大整数乘法。下面是一个简单的长除法(Karatsuba algorithm 或者更传统的方法)实现的大整数乘法算法。注意,这种方法适用于位数较小(几百位)的情况,对于数千位数的计算可能会效率较低。
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_DIGITS 5000
// 单位长度的乘法
int multiply(int a[], int b[]) {
int mul = 0;
for (int i = 0; i < MAX_DIGITS; i++) {
mul += a[i] * b[i];
// 右移一位相当于除以10
mul %= 10;
}
return mul;
}
// 辅助函数,将低位部分复制到高位
void shift(char dest[], char src[], int len) {
memmove(dest + len, src, sizeof(char) * len);
memset(src, 0, sizeof(char) * len);
memcpy(src, dest, sizeof(char) * len);
}
// 主函数实现 Karatsuba 乘法
void karatsuba(char a[MAX_DIGITS], char b[MAX_DIGITS], char result[MAX_DIGITS]) {
int m = strlen(a);
int n = strlen(b);
// 如果数字小于3位,则常规相乘
if (m <= 3 && n <= 3) {
int res[m + n];
for (int i = 0; i < m + n; ++i)
res[i] = multiply(a, b);
strncpy(result, res, MAX_DIGITS);
} else {
char half_a[MAX_DIGITS / 2 + 1], half_b[MAX_DIGITS / 2 + 1];
int l = min(m, n);
// 将长数分割成两半
for (int i = 0; i < l; i++)
half_a[i] = a[i];
shift(half_a, a + l, m - l);
for (int i = 0; i < l; i++)
half_b[i] = b[i];
shift(half_b, b + l, n - l);
// 递归计算中间值
karatsuba(half_a, half_b, half_a);
karatsuba(half_a, half_b, half_b);
// 结果计算
char x[l + 1], y[l + 1];
for (int i = 0; i < l; i++)
x[i] = half_a[i] + half_b[i];
shift(x, half_a, l);
shift(x, half_b, l);
karatsuba(x, x, y); // y = (a+b)^2 - a^2 - b^2
int z[m + n];
multiply(a, a, z);
multiply(b, b, z);
for (int i = l; i < m + n; i++)
z[i] -= y[i - l];
// 把结果组合起来
for (int i = m + n - 1; i >= l; i--) {
result[i] = (z[i] % 10) + (x[i - l] % 10) + (half_a[i - l] % 10) + (half_b[i - l] % 10);
result[i] %= 10;
}
while (result[m + n - 1] == 0) {
result[m + n - 1] = 0;
m--;
}
}
}
int main() {
char a[MAX_DIGITS], b[MAX_DIGITS], result[MAX_DIGITS];
scanf("%s%s", a, b);
karatsuba(a, b, result);
printf("Product: %s\n", result);
// 获取运行时间的代码(如上所述,通常需要其他库来准确测量)
// 时间戳开始和结束并计算差值
clock_t start = clock();
karatsuba(a, b, result);
clock_t end = clock();
double time_taken = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("Execution Time: %.6f seconds\n", time_taken);
return 0;
}
```
此代码实现了 Karatsuba 算法来计算大整数乘积,但对于数千位的计算,推荐考虑使用外部库,如 GMP(GNU Multiple Precision Arithmetic Library)等,它们有更高效的算法和更好的性能。
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