浅谈大数的进制转换

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在数据结构课关于栈的这一章中,我们都学过用“模2取余法”来将一个10进制数转换为一个二进制数,进而可以推广到“模n取余法”,经其转换为n进制(n任意指定)。

确实,这是一个很基础的题目,可你是否想过如果这个10进制数是一个大数(其位数可能上千位,此时用一般数据类型肯定是会溢出的),那么这个问题又如何来求解呢?

当然,也许你会说很简单嘛,自己写一个大数类(当然至少要写一个大数除法才行),或者你用的是Java这种现代化语言,就更轻松了,直接用BigInteger这样的大数类就可以来表示一个大数,进而用书上教的方法来实现。

但是,真的需要用到大数类吗?事实上,“杀鸡焉用牛刀“,我们在纸上模拟一番上述运算后就可以发现,只要做一些小小的改进,就可以在不使用大数的情况下,也可以通过“模n

取余”的原理来实现大数的进制转换的。(当然,整体的思想仍然是“模n取余”原理!!!)。

举个简单的例子,就比如说把10进制数12转换为2进制形式,书上的方法可以用下图来表示


按照 “先余为低位,后余为高位“这条铁律,其结果为1100.

这是书上教我们的常规思路(可惜按这个的话,大数是没法考虑的,因为假如这里不是12,而是一个1000位的大数,由于是是对大数的整体进行取余运算,不使用大数类及其

除法操作,又如何得以进行呢?),可我们的目的是不使用大数类,那么现在我们就来换一个视角来看这个问题,12是一个十位数,十位上是1,个位上是2,按照我们正常的

思维来看,这个计算应该是下面这样的:


那么我们发现在第一轮运算时,十位上的1作为被除数,2作为除数,得到的商是0,余数是1(可以断言只考虑当前这一个数位的计算,余数或是0,或是1,若是1的话,则进

下一数位(这里即对个位进行运算)时,要用1乘上进制(这里是10)再加上下一个数位上的值(这里是2)),即得到运算进入个位时被除数是12,除数是2,得到的商是6,

数是0。第一轮运算的结果是商是06,余数是0.

进入第二轮运算,则上一轮的商6(这里首先要去掉前面多余的0)变成本轮的被除数,如此下去,即可得到每轮的余数。

推广开来,如果被除数是一个1000位的大数,例如“12343435154324123……342314324343”

那么我们照样可以从第一个数位开始逐位考虑,比如第一位是1(作为被除数),2是除数,得到的商是0,余数是1,然后是第二个数位2,由于上一位留下了余数1,则此时被

除数应该是1*10+2 = 12,所以得到的商是6,余数是0,即运算到此时的商是06,然后是第三个数位3,由于上一个数位留下的余数是0,所以此时被除数就是3,。。。如此下去

就完成第一轮的运算,这一轮完毕后,需要把得到的商变成下一轮的被除数,继续上述的运算,直到被除数为0才停止。

下面给出了一个示例代码,展示了如何将一个10进制的大数转换为其二进制形式,仅供参考:

#include <stdio.h>#include <string.h>char str[1000];//输入字符串int start[1000],ans[1000],res[1000]; //被除数,商,余数//转换前后的进制const int oldBase = 10;const int newBase = 2;void change(){//各个数位还原为数字形式    int i,len = strlen(str);    start[0] = len;    for(i=1;i<= len;i++)    {        if(str[i-1] >= '0' && str[i-1] <= '9')        {            start[i] = str[i-1] - '0';        }    } }void solve(){    memset(res,0,sizeof(res));//余数初始化为空    int y,i,j;    //模n取余法,(总体规律是先余为低位,后余为高位)    while(start[0] >= 1)    {//只要被除数仍然大于等于1,那就继续“模2取余”        y=0;        i=1;        ans[0]=start[0];        //        while(i <= start[0])        {            y = y * oldBase + start[i];            ans[i++] = y/newBase;            y %= newBase;         }        res[++res[0]] = y;//这一轮运算得到的余数        i = 1;        //找到下一轮商的起始处        while((i<=ans[0]) && (ans[i]==0)) i++;        //清除这一轮使用的被除数        memset(start,0,sizeof(start));        //本轮得到的商变为下一轮的被除数        for(j = i;j <= ans[0];j++)            start[++start[0]] = ans[j];         memset(ans,0,sizeof(ans)); //清除这一轮的商,为下一轮运算做准备    } }void output(){//从高位到低位逆序输出    int i;    for(i = res[0];i >= 1;--i)    {          printf("%d",res[i]);    }    printf("\n"); }int main(){    scanf("%s",str);    change();    solve();    output();    return 0;}

高精度进制转换模版:

/*高精度进制转换 把oldBase 进制的数转化为newBase 进制的数输出。调用方法,输入str, oldBase newBase.change();solve();output();也可以修改output(),使符合要求,或者存入另外一个字符数组,备用 */#include<stdio.h>#include<string.h>#defien MAXSIZE 1000char str[MAXSIZE];//输入字符串int start[MAXSIZE],ans[MAXSIZE],res[MAXSIZE];//被除数,商,余数int oleBasw,newBase;//转换前后的进制//单个字符得到数字int getNum(char c)//这里进制字符是先数字,后大写字母,后小写字母的 {    if(c>='0'&&c<='9') return c-'0';//数字     if(c>='A'&&c>='Z') return c-'A'+10;//大写字母     return c-'a'+36;//小写字母 }    //数字得到字符char getChar(int i){    if(i>=0&&i<=9)return i+'0';    if(i>=10&&i<=35)return i-'10'+'A';    return i-36+'a';}     void change()//把输入的字符串的各个数位还原为数字形式{    int i;    start[0]=strlen(str);//数组的0位存的是数组长度    for(i=1;i<=start[0];i++)        start[i]=getNum(str[i-1]); }    void solve(){    memset(res,0,sizeof(res));//余数位初始化为空    int y,i,j;    while(start[0]>=1)     {        y=0;i=1;        ans[0]=start[0];        while(i<=start[0])        {            y=y*oldBase+start[i];            ans[i++]=y/newBase;            y%=newBase;        }            res[++res[0]]=y;//这一轮得到的余数        i=1;//找下一轮商的起始处,去掉前面的0        while(i<=ans[0]&&ans[i]==0) i++;        memset(start,0,sizeof(start));        for(j=i;j<ans[0];j++)           start[++start[0]]=ans[j];        memset(ans,0,sizeof(ans));     }    }  void output()//从高位到低位逆序输出 {    int i;    for(i=res[0];i>=1;i--)        printf("%d",getChar(res[i]));    printf("\n");}

如果你对这个话题感兴趣的话,可以用这个思路来尝试解决下 PKU 1220 这个题目: http://acm.pku.edu.cn/JudgeOnline/problem?id=
           

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