Leetcode 592. 分数加减运算

本文介绍了一种解决LeetCode 592题目的方法,该题目要求实现分数的加减运算并返回最简分数形式。通过通分、相加及约分等步骤,确保结果是最简形式。

Leetcode 592. 分数加减运算


592. 分数加减运算

给定一个表示分数加减运算表达式的字符串,你需要返回一个字符串形式的计算结果。 这个结果应该是不可约分的分数,即最简分数。 如果最终结果是一个整数,例如 2,你需要将它转换成分数形式,其分母为 1。所以在上述例子中, 2 应该被转换为 2/1。

示例 1:

输入:"-1/2+1/2"
输出: “0/1”

示例 2:

输入:"-1/2+1/2+1/3"
输出: “1/3”

示例 3:

输入:“1/3-1/2”
输出: “-1/6”

示例 4:

输入:“5/3+1/3”
输出: “2/1”

说明:

输入和输出字符串只包含 '0' 到 '9' 的数字,以及 '/', '+' 和 '-'。 
输入和输出分数格式均为 ±分子/分母。如果输入的第一个分数或者输出的分数是正数,则 '+' 会被省略掉。
输入只包含合法的最简分数,每个分数的分子与分母的范围是  [1,10]。 如果分母是1,意味着这个分数实际上是一个整数。
输入的分数个数范围是 [1,10]。
最终结果的分子与分母保证是 32 位整数范围内的有效整数。
class Solution {
    public String fractionAddition(String expression) {
    	//先创建一个标识符判断第一个分数的正负
        boolean fushuFlag = expression.charAt(0) == '-';
        //将-替换成+-,方便分割,分割成一个个分数
        expression = expression.replace("-", "+-");
        String[] splits = expression.split("\\+");
        int[] fenzi = new int[splits.length];
        int[] fenmu = new int[splits.length];
        int sumfenmu = 1;
        //如果不为true就将第一个字符串转化为分数,并记录所有分母的乘积
        int i = 0;
        if (fushuFlag) i = 1;
        for (; i < splits.length; i++) {
            fenzi[i] = Integer.parseInt(splits[i].split("/")[0]);
            fenmu[i] = Integer.parseInt(splits[i].split("/")[1]);
            sumfenmu *= fenmu[i];
        }
        int sum = 0;
        i = 0;
        if (fushuFlag) i = 1;
        //将所有分数通分相加
        for (; i < splits.length; i++) {
            sum += sumfenmu / fenmu[i] * fenzi[i];
        }
        //求出公约数
        int yueshu = this.GCD(sum, sumfenmu);
        //进行约分,组成字符串
        return sum / yueshu + "/" + sumfenmu / yueshu;

    }

    public int GCD(int m, int n) {
        m = Math.abs(m);
        n = Math.abs(n);
        int result = 0;
        while (n != 0) {
            result = m % n;
            m = n;
            n = result;
        }
        return m;
    }
}

执行结果:
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内存消耗:37.2 MB, 在所有 Java 提交中击败了70.56% 的用户

<think>好的,我现在需要帮助用户找到如何用C++实现分数加减运算的示例代码。根据用户的问题,他之前可能已经看到了关于有理数类运算符重载和LeetCode分数加减运算的引用内容,所以我要合这些信息来提供解决方案。 首先,用户需要的是处理分数加减表达式的计算,类似于LeetCode 592题。不过引用中提到用户可能想通过运算符重载来实现有理数类,这样更符合面向对象的设计。所以,我应该综合这两个方面,设计一个能够解析分数表达式并进行运算的类,同时使用运算符重载来简化分数加减操作。 接下来,我需要考虑如何构建这个分数类。根据引用1,有理数类需要支持加减乘除的运算符重载,以及输入输出。因此,Rational类应该包含分子和分母的私有成员,并且要有化简分数的功能,比如求最大公约数(GCD)和约分。同时,运算符重载包括+和-,用于分数加减运算。 然后,处理表达式解析部分。用户提供的输入是一个字符串,例如"1/2-1/3+1/4",需要解析其中的分数和操作符。这部分需要分割字符串中的各个分数运算符,然后依次进行运算。这里可能需要处理正负号,以及运算符的优先级,但题目中假设只有加减运算,所以可以按顺序处理。 另外,根据引用3,输入的分数都是最简形式,输出果也需要化简,并且分母为1时要输出为整数形式。所以在实现过程中,每次运算后都要进行约分,确保果是最简分数。 现在,我需要将这些步骤转化为代码。首先实现Rational类,包含构造函数、运算符重载、化简方法。然后,编写解析字符串的函数,将表达式分解为分数运算符,逐个应用运算,最后输出果。 需要注意的是,字符串解析时要处理可能以正号或负号开头的分数,例如"-1/3"或者"+2/5",还有可能省略正号的情况。因此,需要正确识别每个分数的符号,并将它们转换为Rational对象。 最后,测试代码,确保各种情况都能正确处理,比如分母为1的情况,连续的加减运算,以及果的正确化简。 总步骤: 1. 创建Rational类,包含分子和分母,并实现加减运算符重载。 2. 实现最大公约数和约分方法,确保分数存储为最简形式。 3. 编写解析函数,将输入字符串分解为分数运算符序列。 4. 逐个应用运算符,计算结果。 5. 处理输出格式,确保符合要求。 现在,将这些思路转化为具体的代码实现,并确保每个部分的功能正确。</think>根据需求,我将分步骤说明如何用C++实现分数加减运算表达式计算: ### 一、实现有理数类(运算符重载) ```cpp // Rational.h #pragma once #include <iostream> class Rational { private: int numerator; // 分子 int denominator; // 分母 void reduce(); // 约分函数 int gcd(int a, int b) const; // 最大公约数 public: Rational(int num = 0, int denom = 1); // 运算符重载 Rational operator+(const Rational& other) const; Rational operator-(const Rational& other) const; // 友元函数 friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Rational& r); }; ``` ```cpp // Rational.cpp #include "Rational.h" Rational::Rational(int num, int denom) : numerator(num), denominator(denom) { if (denominator == 0) throw "Denominator cannot be zero"; reduce(); } int Rational::gcd(int a, int b) const { return b == 0 ? a : gcd(b, a % b); } void Rational::reduce() { int common = gcd(abs(numerator), abs(denominator)); numerator /= common; denominator /= common; if (denominator < 0) { // 确保分母始终为正 numerator *= -1; denominator *= -1; } } Rational Rational::operator+(const Rational& other) const { int new_num = numerator * other.denominator + other.numerator * denominator; int new_den = denominator * other.denominator; return Rational(new_num, new_den); } Rational Rational::operator-(const Rational& other) const { int new_num = numerator * other.denominator - other.numerator * denominator; int new_den = denominator * other.denominator; return Rational(new_num, new_den); } std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Rational& r) { if (r.denominator == 1) os << r.numerator; else os << r.numerator << "/" << r.denominator; return os; } ``` ### 二、表达式解析与计算 ```cpp // main.cpp #include "Rational.h" #include <sstream> #include <vector> // 解析分数表达式 Rational calculateExpression(const std::string& expr) { std::vector<Rational> nums; std::vector<char> ops; std::istringstream iss(expr); char op; int num, denom; // 解析第一个分数 iss >> num; iss.ignore(1, '/'); iss >> denom; nums.emplace_back(num, denom); // 解析后续操作符和分数 while (iss >> op >> num) { iss.ignore(1, '/'); iss >> denom; ops.push_back(op); nums.emplace_back(num, denom); } // 执行运算 Rational result = nums[0]; for (size_t i = 0; i < ops.size(); ++i) { if (ops[i] == '+') { result = result + nums[i+1]; } else { result = result - nums[i+1]; } } return result; } int main() { std::string expr = "1/2-1/3+1/4"; Rational result = calculateExpression(expr); std::cout << "计算结果: " << result << std::endl; // 输出 13/12 return 0; } ``` ### 关键实现说明 1. **表达式解析**:通过`istringstream`分割输入字符串,自动处理`+/-`符号和分母分子[^2] 2. **约分机制**:在构造函数中自动约分,保证运算果始终最简 3. **符号处理**:通过分母符号统一处理,保证分母始终为正 4. **输出优化**:当分母为1时直接输出整数形式[^3]
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