答案_精确表达浮点数

小数转分数方法

分析与解法

拿到这样一个问题,我们往往会从最简单的情况入手,因为所有的小数都可以分解成一个整数和一个纯小数之和,不妨只考虑大于0,小于1的纯小数,且暂时不考虑分子和分母的约分,先设法将其表示为分数形式,然后再进行约分。题目中输入的小数,要么为有限小数X=0.a 1 a 2an,要么为无限循环小数X=0.a 1 a 2anb1b2bm),X表示式中的字母a 1 a 2anb1b2bm都是0~9的数字,括号部分(b1b2bm)表示循环节,我们需要处理的就是以上两种情况。

对于有限小数X=0.a 1 a 2an来说,这个问题比较简单,X就等于(a 1 a 2an/10n

对于无限循环小数X=0.a 1 a 2anb1b2bm)来说,其复杂部分在于小数点后同时有非循环部分和循环部分,我们可以做如下的转换:

X = 0.a 1 a 2anb1b2bm

10n* X= a 1 a 2an.b1b2bm

10n* X= a 1 a 2an+0.b1b2bm

X =a 1 a 2an+0.b1b2bm))/10n

对于整数部分a 1 a 2an,不需要做额外处理,只需要把小数部分转化为分数形式再加上这个整数即可。对于后面的无限循环部分,可以采用如下方式进行处理:

Y=0. b1b2bm,那么

   10 m  *Y=b1b2bm.b1b2bm

10 m  *Y=b1b2bm+0.b1b2bm

10 m  *Y-Y=b1b2bm

Y= b1b2bm / 10m -1

Y代入前面的X的等式可得:

X =a 1 a 2an+Y/10n

=a 1 a 2an+ b1b2bm/ 10m -1))/10n

=((a 1 a 2an* 10m -1+ b1b2bm))/(( 10m -1*10n

至此,便可以得到任意一个有限小数或无限循环小数的分数表示,但是此时分母未必是最简的,接下来的任务就是让分母最小,即对分子和分母进行约分,这个相对比较简单。对于任意一个分数A/B,可以简化为(A /GcdA, B))/B /GcdA, B)),其中Gcd函数为求AB的最大公约数,这就涉及本书中的算法(2.7节“最大公约数问题”),其中有很巧妙的解法,请读者阅读具体的章节,这里就不再赘述。

综上所述,先求得小数的分数表示方式,再对其分子分母进行约分,便能够得到分母最小的分数表现形式。

例如,对于小数0.333),根据上述方法,可以转化为分数:

0.333

=3 *102-1+ 33/((102-1*10

=3*99+33/990

= 1 / 3

 

对于小数0. 285714285714),我们也可以算出:

0. 285714285714

= 285714 *106-1 + 285714 / ((106-1*106

= 285714*999999 +285714 / 999999000000

= 285714 / 999999

= 2/7

 

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