C语言:计算分数精确值

本文介绍了一种使用数组存储和计算高精度除法结果的方法,通过不断乘以10并进行除法运算,能够准确地计算出任意两个10到100之间数的商的小数部分,最多可输出200位小数。

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1 计算分数精确值(10分)
题目内容:
由于计算机内部表达方式的限制,浮点运算都有精度问题,为了得到高精度的计算结果,就需要自己设计实现方法。
(0,1)之间的任何浮点数都可以表达为两个正整数的商,为了表达这样两个数的商,可以将相除的结果存放在一维数组中,数组的每个元素存放一位十进制数字。即商的第一位存放在第一个元素中,第二位存放在第二个元素中,以此类推,就可以用数组来表达一个高精度的除法结果了。
如16/19的结果0.8421052631…就可以依次存放8、4、2、1、0、5、2、6、3、1…在数组中。
而除法的过程,则可以模仿人工列竖式做除法的方式,先将被除数乘以10,得到一位商以后,将余数乘以10作为下一轮计算的被除数:
160/19->8余8
80/19->4余4

当某次余数为0时,则表明除尽。
现在,请写一个程序,输入一个分数,计算出它的小数形式。无论是否可以除尽,输出最多小数点后200位。

输入格式:
形如
a/b
的两个数,其中10<=a

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/*

现在,请写一个程序,输入一个分数,计算出它的小数形式。无论是否可以除尽,输出最多小数点后200位。

 */

int *calculator(int a, int b);

int main() {
//    printf("Hello, World!\n");
    int a, b;
//    printf("%s\n", "input a,b from console:");
    scanf("%d/%d", &a, &b);
//    a = 16, b = 19;
//    printf("a/b = %d/%d\n", a, b);

    int *pInt = calculator(a, b);
    int *p = pInt;
//    printf("第一位是0哦 %d\n",*p);
    printf("%s", "0.");
    int count = 0;
    while (++p != NULL) { // 刚好跳过第一位!
        if (count > 200) {
            break;
        }
        printf("%d", *p);

        count++;

    }
    printf("%s", "\n");
    return 0;
}

int *calculator(int a, int b) {
    // 10<=a<b<100if (a < 10 || b >= 100 || a >= b) {
        printf("%s\n", "10<=a<b<100 , 条件不满足");
        return NULL;
    }

    int *ret = calloc(200, sizeof(int));

    int *tmp = ret;
    int count = 0;
    while (a % b != 0) {
        if (a < b) {
            a *= 10;
            tmp++;
        }
        *tmp = (a / b);
        a = a % b;
        count++;
        if (count > 200) {
            *tmp = '\0'; // useless
            break;
        }
    }

    return ret;
}
console:
16/19  # 这个是输入,下面的是输出
0.842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736840

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### C语言实现分数计算 在C语言中,由于浮点数无法完全精确地表示某些分数(尤其是涉及无限小数的情况),因此通常采用结构体来模拟分数的分子和分母[^2]。以下是基于结构体实现分数加减乘除运算的一种方法。 #### 定义分数结构体 为了便于管理分数的分子和分母,定义如下结构体: ```c typedef struct Fraction { int numerator; // 分子 int denominator; // 分母 } Fraction; ``` #### 实现基本功能函数 下面是一些用于分数计算的核心函数,包括化简、相加、相减、相乘和相除等功能。 ##### 化简分数 利用最大公约数 (GCD) 来简化分数: ```c int gcd(int a, int b) { while (b != 0) { int temp = b; b = a % b; a = temp; } return a; } void simplify(Fraction *f) { if (f->denominator < 0) { // 确保分母为正 f->numerator = -f->numerator; f->denominator = -f->denominator; } int divisor = gcd(abs(f->numerator), abs(f->denominator)); f->numerator /= divisor; f->denominator /= divisor; } ``` ##### 加法运算 两个分数相加时,需找到共同的分母并调整分子后再求和: ```c Fraction addFractions(Fraction f1, Fraction f2) { Fraction result; result.numerator = f1.numerator * f2.denominator + f2.numerator * f1.denominator; result.denominator = f1.denominator * f2.denominator; simplify(&result); return result; } ``` ##### 减法运算 类似于加法,只需改变符号即可: ```c Fraction subtractFractions(Fraction f1, Fraction f2) { Fraction result; result.numerator = f1.numerator * f2.denominator - f2.numerator * f1.denominator; result.denominator = f1.denominator * f2.denominator; simplify(&result); return result; } ``` ##### 乘法运算 直接将两者的分子与分母分别相乘: ```c Fraction multiplyFractions(Fraction f1, Fraction f2) { Fraction result; result.numerator = f1.numerator * f2.numerator; result.denominator = f1.denominator * f2.denominator; simplify(&result); return result; } ``` ##### 除法运算 交换第二个分数的分子和分母后执行乘法操作: ```c Fraction divideFractions(Fraction f1, Fraction f2) { if (f2.numerator == 0) { printf("Error: Division by zero\n"); exit(1); } Fraction result; result.numerator = f1.numerator * f2.denominator; result.denominator = f1.denominator * f2.numerator; simplify(&result); return result; } ``` #### 主程序示例 以下是一个完整的主程序框架,展示如何调用上述函数完成简单的分数计算: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 结构体声明及函数原型省略... int main() { Fraction frac1, frac2; printf("Enter first fraction (a/b): "); scanf("%d/%d", &frac1.numerator, &frac1.denominator); printf("Enter second fraction (a/b): "); scanf("%d/%d", &frac2.numerator, &frac2.denominator); Fraction sum = addFractions(frac1, frac2); printf("Sum: %d/%d\n", sum.numerator, sum.denominator); Fraction difference = subtractFractions(frac1, frac2); printf("Difference: %d/%d\n", difference.numerator, difference.denominator); Fraction product = multiplyFractions(frac1, frac2); printf("Product: %d/%d\n", product.numerator, product.denominator); Fraction quotient = divideFractions(frac1, frac2); printf("Quotient: %d/%d\n", quotient.numerator, quotient.denominator); return 0; } ``` 此代码实现了基础的分数四则运算,并能自动对结果进行约分化简。 ---
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