用C++的分治算法,写一段大整数乘法的代码,并分析算法性能与复杂度

时间: 2023-05-11 08:05:46 浏览: 62
好的,以下是使用C的分治算法实现大整数乘法的代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAX_LEN 1000 void add(char *a, char *b, char *res) { int len_a = strlen(a), len_b = strlen(b); int len_res = len_a > len_b ? len_a : len_b; int carry = 0; for (int i = 0; i < len_res; i++) { int num_a = i < len_a ? a[len_a - i - 1] - '0' : 0; int num_b = i < len_b ? b[len_b - i - 1] - '0' : 0; int sum = num_a + num_b + carry; res[len_res - i - 1] = sum % 10 + '0'; carry = sum / 10; } if (carry) { res[0] = carry + '0'; } } void sub(char *a, char *b, char *res) { int len_a = strlen(a), len_b = strlen(b); int len_res = len_a > len_b ? len_a : len_b; int borrow = 0; for (int i = 0; i < len_res; i++) { int num_a = i < len_a ? a[len_a - i - 1] - '0' : 0; int num_b = i < len_b ? b[len_b - i - 1] - '0' : 0; int diff = num_a - num_b - borrow; if (diff < 0) { diff += 10; borrow = 1; } else { borrow = 0; } res[len_res - i - 1] = diff + '0'; } } void multiply(char *a, char *b, char *res) { int len_a = strlen(a), len_b = strlen(b); if (len_a == 0 || len_b == 0) { res[0] = '0'; res[1] = '\0'; return; } if (len_a == 1 && len_b == 1) { int num_a = a[0] - '0', num_b = b[0] - '0'; int prod = num_a * num_b; if (prod == 0) { res[0] = '0'; res[1] = '\0'; return; } res[0] = prod / 10 + '0'; res[1] = prod % 10 + '0'; res[2] = '\0'; return; } int len = len_a > len_b ? len_a : len_b; if (len % 2 == 1) { len++; } char *a1 = (char *)malloc((len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *a2 = (char *)malloc((len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *b1 = (char *)malloc((len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *b2 = (char *)malloc((len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *a1b1 = (char *)malloc((2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *a2b2 = (char *)malloc((2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *ab = (char *)malloc((2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); char *temp = (char *)malloc((2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(a1, '0', (len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(a2, '0', (len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(b1, '0', (len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(b2, '0', (len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(a1b1, '0', (2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(a2b2, '0', (2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(ab, '0', (2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); memset(temp, '0', (2 * len / 2 + 1) * sizeof(char)); for (int i = 0; i < len / 2; i++) { a1[i] = i < len_a - len / 2 ? a[i] : '0'; a2[i] = i >= len_a - len / 2 ? a[i] : '0'; b1[i] = i < len_b - len / 2 ? b[i] : '0'; b2[i] = i >= len_b - len / 2 ? b[i] : '0'; } multiply(a1, b1, a1b1); multiply(a2, b2, a2b2); add(a1, a2, temp); add(b1, b2, ab); multiply(temp, ab, temp); sub(temp, a1b1, temp); sub(temp, a2b2, temp); for (int i = 0; i < 2 * (len / 2); i++) { res[i] = i < len / 2 ? a1b1[i] : a2b2[i - len / 2]; } add(res, temp, temp); for (int i = 0; i < 2 * (len / 2); i++) { res[i + len / 2] = temp[i]; } free(a1); free(a2); free(b1); free(b2); free(a1b1); free(a2b2); free(ab); free(temp); } int main() { char a[MAX_LEN], b[MAX_LEN], res[MAX_LEN * 2]; scanf("%s%s", a, b); multiply(a, b, res); printf("%s\n", res); return 0; } ``` 这个算法的时间复杂度为O(n^log2(3)),其中n为两个大整数的位数。这个复杂度比传统的竖式乘法的O(n^2)要好很多,因此在处理大整数乘法时,分治算法是一个非常好的选择。

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