C++ 利用STL容器解决大数字相加的算法

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问题描述


在实际的操作中,由于我们的内置类型 int long 等保存整型类型的关键字都以一个最大值 当我们使用“999999999999999999”这样长达十几位甚至更多位的大数字进行加减时就不能够使用这些类型了,这样使得数据溢出,因此我们想办法将这些大数字能够存储在一种类型里面,此时我们可以用字符数组或者string类型 保存大数字。我们建议最好用string类型,此时我们就要自己实现一个加法/减法运算符重载。**

编程(网易笔试题): 请实现以下类的方法,完成大数的加减法(可以使用STL容器)
// 大整数类型

class BigInt
{
public:
	BigInt(string str) :strDigit(str) {}
private:
	string strDigit;   // 使用字符串存储大整数
	friend ostream& operator<<(ostream &out, const BigInt &src);
	friend BigInt operator+(const BigInt &lhs, const BigInt &rhs);
	friend BigInt operator-(const BigInt &lhs, const BigInt &rhs);
};
// 打印函数ostream& operator<<(ostream &out, const BigInt &src);
ostream& operator<<(ostream &out, const BigInt &src)
{
	out << src.strDigit << endl;
	return out;
}

大数字加法与减法实现起来不难,但要注意频繁的进位与借位操作。这种题型算法不难,但需要心细,考虑多一点
相关算法思路已在代码中显示

相关头文件
#include <iostream>
#include <algorithm> // 调用泛型算法的有文件
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
// 大数加法
BigInt operator+(const BigInt &lhs, const BigInt &rhs)
{
	/*
	遍历字符串l,r,从后往前遍历
	同位置的数字相加, 进位 flag  存入一个结果当中 string result
	同时完成
	某个字符串先完成   都要考虑进位
	*/ 
	string result;
	bool flag = false;//标志位 判断是否需要进位  false为不进位
	//求得两个字符串的长度
	int size1 = lhs.strDigit.length() - 1;
	int size2 = rhs.strDigit.length() - 1;
	int i = size1, j = size2;
	//从后往前遍历两个字符串
	for (; i >= 0 && j >= 0; --i, --j)
	{
	//由于是字符类型需要先转化为整形在进行相加
		int ret = lhs.strDigit[i] - '0' + rhs.strDigit[j] - '0';//
		//此时每次加一次需要判断上一次是否有进位,有就要给当前结果加1
		if (flag)//如果进位要进行相关操作
		{
			ret += 1;
			flag = false;
		}
		//判断当前数字是否大于10 大于要进行进位标志
		if (ret >= 10)
		{
			ret %= 10;
			flag = true;
		}
		result.push_back(ret + '0');//最后的结果才可以push进result内
		
		//循环操作,直到有一个或者两个都遍历完
	}

	// i j
	//若第一个没有遍历完,第二个遍历完
	if (i >= 0)
	{
	//将第一个字符串剩余的push进result
	//但还需要考虑进位
		while (i >= 0)
		{
			int ret = lhs.strDigit[i] - '0';
			if (flag)
			{
				ret += 1;
				flag = false;
			}

			if (ret >= 10)
			{
				ret %= 10;
				flag = true;
			}
			result.push_back(ret + '0');
			i--;
		}
	}
	//第二个字符串没有遍历完,与上面相同
	else if (j >= 0)
	{
		while (j >= 0)
		{
			int ret = rhs.strDigit[j] - '0';
			if (flag)
			{
				ret += 1;
				flag = false;
			}

			if (ret >= 10)
			{
				ret %= 10;
				flag = true;
			}
			result.push_back(ret + '0');
			j--;
		}
	}
	//最后还考虑是否进位 比如最后一次push进resul时,为10 此时就需要进位
	if (flag)
	{
		result.push_back('1');
	}
//由于我每一次是push_back进result内的 所以需要对其进行逆置
	reverse(result.begin(), result.end());//这是一个泛型算法要包含头文件 <algorithm>
	return result; // return BigInt(result);
}

大数字减法与加法操作差不多,只不过需要先进行比较哪个字符串大,小减大需要先push一个“-”

// 大数减法
BigInt operator-(const BigInt &lhs, const BigInt &rhs)
{
	/*
	找大的字符串左减数,小的左被减数
	遍历两个字符串,减法,借位(bool flag), string result 存下来 
	*/
	string result;
	bool flag = false;
	bool minor = false;

	string maxStr = lhs.strDigit;
	string minStr = rhs.strDigit;
	
	//将字符串大的给maxStr 小的给minStr,并且若是小减大 就要有个标记最后要进行push“-”
	if (maxStr.length() < minStr.length())
	{
		maxStr = rhs.strDigit;
		minStr = lhs.strDigit;
		minor = true;
	}
	else if (maxStr.length() == minStr.length())
	{
		if (maxStr < minStr)
		{
			maxStr = rhs.strDigit;
			minStr = lhs.strDigit;
			minor = true;
		}
		else if (maxStr == minStr)
		{
			return string("0");
		}
	}
	else
	{
		;
	}
//进行相关的减法操作,与加法操作思路差不多
	int size1 = maxStr.length() - 1;
	int size2 = minStr.length() - 1;
	int i = size1, j = size2;

	for (; i >= 0 && j >= 0; --i, --j)
	{
		int ret = maxStr[i] - minStr[j];
		if (flag)
		{
			ret -= 1;
			flag = false;
		}

		if (ret < 0)
		{
			ret += 10;
			flag = true;
		}
		result.push_back(ret + '0');
	}

	while (i >= 0)
	{
		int ret = maxStr[i]-'0';
		if (flag)
		{
			ret -= 1;
			flag = false;
		}

		if (ret < 0)
		{
			ret += 10;
			flag = true;
		}
		result.push_back(ret + '0');
		i--;
	} 
	//最后标记是否是小减大
	if (minor)
	{
		result.push_back('-');
	}
//数字逆置
	reverse(result.begin(), result.end());
	return result;
}


//测试用例

int main()
{
	BigInt int1("9785645649886874535428765");
	BigInt int2("28937697857832167849697653231243");
	BigInt int3("9785645649886874535428765");
	//28937707643477817736572188660008
	//28937707643477817736572188660008
	cout << int1 + int2 << endl;
	//28937688072186517962823117802478
	//28937688072186517962823117802478
	cout << int1 - int2 << endl;
	return 0;
}

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