任意进制的转换(针对大数而言)

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:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <string.h>
 3  
 4 char str[1000];//输入字符串
 5 int start[1000],ans[1000],res[1000]; //被除数,商,余数
 6  
 7 //转换前后的进制
 8 const int oldBase = 10;
 9 const int newBase = 2;
10  
11 void change()
12 {//各个数位还原为数字形式
13     int i,len = strlen(str);
14     start[0] = len;
15     for(i=1;i<= len;i++)
16     {
17         if(str[i-1] >= '0' && str[i-1] <= '9')
18         {
19             start[i] = str[i-1] - '0';
20         }
21     } 
22 }
23  
24 void solve()
25 {
26     memset(res,0,sizeof(res));//余数初始化为空
27     int y,i,j;
28     //模n取余法,(总体规律是先余为低位,后余为高位)
29     while(start[0] >= 1)
30     {//只要被除数仍然大于等于1,那就继续“模2取余”
31         y=0;
32         i=1;
33         ans[0]=start[0];
34         //
35         while(i <= start[0])
36         {
37             y = y * oldBase + start[i];
38             ans[i++] = y/newBase;
39             y %= newBase; 
40         }
41         res[++res[0]] = y;//这一轮运算得到的余数
42         i = 1;
43         //找到下一轮商的起始处
44         while((i<=ans[0]) && (ans[i]==0)) i++;
45         //清除这一轮使用的被除数
46         memset(start,0,sizeof(start));
47         //本轮得到的商变为下一轮的被除数
48         for(j = i;j <= ans[0];j++)
49             start[++start[0]] = ans[j]; 
50         memset(ans,0,sizeof(ans)); //清除这一轮的商,为下一轮运算做准备
51     } 
52 }
53  
54 void output()
55 {//从高位到低位逆序输出
56     int i;
57     for(i = res[0];i >= 1;--i)
58     {  
59         printf("%d",res[i]);
60     }
61     printf("\n"); 
62 }
63  
64 int main()
65 {
66     scanf("%s",str);
67     change();
68     solve();
69     output();
70     return 0;
71 }

接下来让我们将次算法具体应用到题目中:

题目地址:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/910/C

题目描述

给出一个m进制下的数a,现在请输出a在n进制下的表示。

输入描述:

第一行一个整数T,代表有T组数据

接下来T行:

每一行有3个整数,分别表示m,n,a,其中2=<m<=62,2=<n<=62,a的位数不超过350位且a>=0,样例个数不超过400。

输出描述:

输出上述问题的答案,每个答案占一行。
示例1

输入

1
10 2 3

输出

11

hashch[]与hashnum这两个数组我觉得设计的非常好!
 1 #include <bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;
 3 const int maxn=5000+100;
 4 char hashch[maxn];
 5 int hashnum[maxn];
 6 void init()
 7 {
 8     char ch;
 9     for(int i=0;i<62;i++){
10         if(i<10)                ch=i+'0';
11         else if(i>=10&&i<36)    ch='A'+i-10;
12         else                    ch='a'+i-36;
13         hashch[i]=ch;
14         hashnum[ch]=i;
15     }
16 }
17 string change(int m,int n,string str)
18 {
19     bool flag;
20     string ans="";
21     int tmp,quotient,remainder;
22     while(true)
23     {
24         flag=false;
25         remainder=0;
26         string div="";
27         int len=str.length();
28         for(int i=0;i<len;i++){
29             tmp=remainder*m+hashnum[str[i]];
30             quotient=tmp/n;
31             remainder=tmp%n;
32             if(flag){
33                 div+=hashch[quotient];
34             }
35             else{
36                 if(quotient!=0){
37                     flag=true;
38                     div+=hashch[quotient];
39                 }
40             }
41         }
42         ans=hashch[remainder]+ans;
43         str=div;
44         if(flag==false) break;
45     }
46     return ans;
47 }
48   
49 int main()
50 {
51     init();
52     int t;
53     scanf("%d",&t);
54     while(t--){
55         int m,n;
56         string str;
57         cin>>m>>n>>str;
58         string ans=change(m,n,str);
59         cout<<ans<<endl;
60     }
61     return 0;
62 }

参考文献:

https://blog.csdn.net/SJF0115/article/details/8690581

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