设计—个实现任意长的整数进行四则运算和幂次运算的演示程序。利用双向循环链表实现大数的存储,每个结点含一个整型变量。

时间: 2024-03-12 21:48:16 浏览: 29
好的,我可以为您提供一个基于双向循环链表的大数计算演示程序。以下是实现的步骤: 1. 定义一个双向循环链表节点结构体,其中包含一个整型变量用于保存每个数字,以及两个指针用于链接前驱节点和后继节点。 ```c++ struct Node { int data; // 存储的数字 Node* prev; // 前驱节点指针 Node* next; // 后继节点指针 }; ``` 2. 定义一个双向循环链表结构体,其中包含头节点和尾节点指针,以及表示链表长度的整型变量。 ```c++ struct DoubleLinkedList { Node* head; // 头节点指针 Node* tail; // 尾节点指针 int length; // 链表长度 }; ``` 3. 实现大数的输入和输出函数,这里以字符串形式输入和输出大数。 ```c++ void input(DoubleLinkedList& num, string str) { // 将字符串逆序存储到链表中 for (int i = str.length() - 1; i >= 0; i--) { Node* node = new Node; node->data = str[i] - '0'; node->prev = num.tail; node->next = NULL; if (num.length == 0) { num.head = node; num.tail = node; } else { num.tail->next = node; num.tail = node; } num.length++; } } string output(DoubleLinkedList num) { // 将链表逆序输出到字符串中 string str = ""; Node* p = num.tail; while (p != NULL) { str += to_string(p->data); p = p->prev; } return str; } ``` 4. 实现大数的加法、减法、乘法和除法运算函数。 ```c++ // 大数加法 void add(DoubleLinkedList& num1, DoubleLinkedList& num2, DoubleLinkedList& result) { int carry = 0; // 进位 Node* p1 = num1.head; Node* p2 = num2.head; while (p1 != NULL || p2 != NULL) { int x = p1 == NULL ? 0 : p1->data; int y = p2 == NULL ? 0 : p2->data; int sum = x + y + carry; Node* node = new Node; node->data = sum % 10; node->prev = result.tail; node->next = NULL; if (result.length == 0) { result.head = node; result.tail = node; } else { result.tail->next = node; result.tail = node; } carry = sum / 10; if (p1 != NULL) p1 = p1->next; if (p2 != NULL) p2 = p2->next; result.length++; } if (carry > 0) { Node* node = new Node; node->data = carry; node->prev = result.tail; node->next = NULL; result.tail->next = node; result.tail = node; result.length++; } } // 大数减法 void subtract(DoubleLinkedList& num1, DoubleLinkedList& num2, DoubleLinkedList& result) { int borrow = 0; // 借位 Node* p1 = num1.head; Node* p2 = num2.head; while (p1 != NULL || p2 != NULL) { int x = p1 == NULL ? 0 : p1->data; int y = p2 == NULL ? 0 : p2->data; int diff = x - y - borrow; if (diff < 0) { diff += 10; borrow = 1; } else { borrow = 0; } Node* node = new Node; node->data = diff; node->prev = result.tail; node->next = NULL; if (result.length == 0) { result.head = node; result.tail = node; } else { result.tail->next = node; result.tail = node; } if (p1 != NULL) p1 = p1->next; if (p2 != NULL) p2 = p2->next; result.length++; } while (result.length > 1 && result.tail->data == 0) { result.tail = result.tail->prev; delete result.tail->next; result.tail->next = NULL; result.length--; } } // 大数乘法 void multiply(DoubleLinkedList& num1, DoubleLinkedList& num2, DoubleLinkedList& result) { int len1 = num1.length; int len2 = num2.length; int len = len1 + len2; int carry = 0; for (int i = 0; i < len; i++) { Node* node = new Node; node->data = 0; node->prev = result.tail; node->next = NULL; if (result.length == 0) { result.head = node; result.tail = node; } else { result.tail->next = node; result.tail = node; } } Node* p1 = num1.head; Node* p2 = num2.head; Node* p = result.head; for (int i = 0; i < len1; i++) { p2 = num2.head; p = result.head; carry = 0; for (int j = 0; j < len2; j++) { int x = p1->data; int y = p2->data; int prod = x * y + carry + p->data; p->data = prod % 10; carry = prod / 10; p = p->next; p2 = p2->next; } while (carry > 0) { int sum = carry + p->data; p->data = sum % 10; carry = sum / 10; p = p->next; } p1 = p1->next; } while (result.length > 1 && result.tail->data == 0) { result.tail = result.tail->prev; delete result.tail->next; result.tail->next = NULL; result.length--; } } // 大数除法 void divide(DoubleLinkedList& num1, DoubleLinkedList& num2, DoubleLinkedList& result) { DoubleLinkedList dividend, divisor, quotient; dividend = num1; divisor = num2; quotient.head = new Node; quotient.head->data = 0; quotient.head->prev = NULL; quotient.head->next = NULL; quotient.tail = quotient.head; quotient.length = 1; while (compare(dividend, divisor) >= 0) { int k = 0; DoubleLinkedList tmp; tmp.head = new Node; tmp.head->data = 0; tmp.head->prev = NULL; tmp.head->next = NULL; tmp.tail = tmp.head; tmp.length = 1; while (compare(dividend, multiply(divisor, power(10, k))) >= 0) { k++; } k--; tmp = multiply(divisor, power(10, k)); while (compare(dividend, tmp) >= 0) { subtract(dividend, tmp, dividend); add(quotient, power(10, k), quotient); } } result = quotient; } ``` 5. 实现大数的幂次运算函数。 ```c++ // 大数幂次运算 void power(DoubleLinkedList& num, int n, DoubleLinkedList& result) { result.head = new Node; result.head->data = 1; result.head->prev = NULL; result.head->next = NULL; result.tail = result.head; result.length = 1; while (n > 0) { if (n % 2 == 1) { result = multiply(result, num); } num = multiply(num, num); n /= 2; } } ``` 6. 最后,可以编写一个主函数来测试以上函数的正确性。 ```c++ int main() { DoubleLinkedList num1, num2, result; input(num1, "123456789012345678901234567890"); input(num2, "987654321098765432109876543210"); add(num1, num2, result); cout << output(result) << endl; subtract(num1, num2, result); cout << output(result) << endl; multiply(num1, num2, result); cout << output(result) << endl; divide(num1, num2, result); cout << output(result) << endl; power(num1, 10, result); cout << output(result) << endl; return 0; } ``` 以上就是基于双向循环链表的大数计算演示程序。

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