PAT乙1034. 有理数四则运算(20)

本文介绍了一个计算两个有理数的加减乘除的C语言程序。该程序能够处理分数形式的输入,并输出最简形式的结果,包括整数部分和最简分数部分。文章提供了完整的代码实现及说明。

1034. 有理数四则运算(20)

题目地址:1034. 有理数四则运算(20)
题目描述:

本题要求编写程序,计算2个有理数的和、差、积、商。

  • 输入格式:
    输入在一行中按照“a1/b1 a2/b2”的格式给出两个分数形式的有理数,其中分子和分母全是整型范围内的整数,负号只可能出现在分子前,分母不为0。

  • 输出格式:
    分别在4行中按照“有理数1 运算符 有理数2 = 结果”的格式顺序输出2个有理数的和、差、积、商。注意输出的每个有理数必须是该有理数的最简形式“k a/b”,其中k是整数部分,a/b是最简分数部分;若为负数,则须加括号;若除法分母为0,则输出“Inf”。题目保证正确的输出中没有超过整型范围的整数。


程序:

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

// 辗转相除法计算最大公因数
long gcd(long a, long b)
{
    return b == 0 ? a : gcd(b, a%b);
}

void printAnwer(long a, long b)
{
    if (b == 0)
    {
        printf("Inf");
        return;
    }

    int sign = 1;
    if (a < 0)
    {
        a = -a;
        sign *= -1;
    }
    if (b < 0)
    {
        b = -b;
        sign *= -1;
    }
    long getGCD = gcd(a, b);
    a = a / getGCD;
    b = b / getGCD;
    if (sign == -1)
        printf("(-");
    if (b == 1)
        printf("%ld", a);
    else if (a <= b)
        printf("%ld/%ld", a, b);
    else
        printf("%ld %ld/%ld", a/b, a%b, b);
    if (sign == -1)
    {
        printf(")");
    }
}

int main()
{
    long a1, b1, a2, b2;
    scanf("%ld/%ld %ld/%ld", &a1, &b1, &a2, &b2);
    char op[4] = {'+', '-', '*', '/'};
    long mole, deno;
    for (int i = 0; i < 4; ++i)
    {
        printAnwer(a1, b1);
        printf(" %c ", op[i]);
        printAnwer(a2, b2);
        printf(" = ");
        switch(op[i])
        {
            case '+':
                mole = a1*b2 + a2*b1;
                deno = b1*b2;
                printAnwer(mole, deno);
                break;
            case '-':
                mole = a1*b2 - a2*b1;
                deno = b1*b2;
                printAnwer(mole, deno);
                break;
            case '*':
                mole = a1*a2;
                deno = b1*b2;
                printAnwer(mole, deno);
                break;
            case '/':
                mole = a1*b2;
                deno = b1*a2;
                printAnwer(mole, deno);
                break;
        }
        printf("\n");
    }   

    return 0;
}
### 关于PAT1034题目的解析 对于PAT1034题目——有理数四则运算,此题旨在考察对有理数加减乘除操作的理解以及实现能力。该类问题通常涉及分数的表示方法及其基本运算逻辑的设计。 #### 题目概述 给定两个有理数,执行指定的操作(加法、减法、乘法或除法),并返回简化后的结果。需要注意的是,在处理过程中应当考虑如何有效地化简最终得到的结果,确保分子分母之间不存在公约数[^5]。 #### 示例代码展示 下面是一个简单的Python版本解决方案: ```python from math import gcd def simplify(numerator, denominator): if denominator < 0: numerator *= -1 denominator *= -1 common_divisor = abs(gcd(numerator, denominator)) simplified_numerator = int(numerator / common_divisor) simplified_denominator = int(denominator / common_divisor) return f"{simplified_numerator}/{simplified_denominator}" class RationalNumber: def __init__(self, num, den=1): self.num = num self.den = den @staticmethod def parse(input_str): parts = input_str.split('/') try: num = int(parts[0]) den = int(parts[-1]) or 1 except ValueError as e: raise Exception('Invalid rational number format') from e return RationalNumber(num=num, den=den) def add(self, other): new_num = self.num * other.den + other.num * self.den new_den = self.den * other.den result = simplify(new_num, new_den) return result def subtract(self, other): new_num = self.num * other.den - other.num * self.den new_den = self.den * other.den result = simplify(new_num, new_den) return result def multiply(self, other): new_num = self.num * other.num new_den = self.den * other.den result = simplify(new_num, new_den) return result def divide(self, other): if not isinstance(other, RationalNumber) and other != 0: raise ZeroDivisionError("Cannot divide by zero.") new_num = self.num * other.den new_den = self.den * other.num result = simplify(new_num, new_den) return result if __name__ == "__main__": operation_map = { '+': 'add', '-': 'subtract', '*': 'multiply', '/': 'divide' } expression = "1/2 + (-1/3)" op_index = next((i for i, char in enumerate(expression) if char in "+-*/"), None) first_operand = RationalNumber.parse(expression[:op_index].strip()) second_operand = RationalNumber.parse(expression[op_index+1:].strip()) method_to_call = getattr(first_operand, operation_map.get(expression[op_index])) print(method_to_call(second_operand)) ``` 上述程序定义了一个`RationalNumber`类来封装有理数对象,并实现了四个主要的方法用于完成相应的算术运算。此外还提供了一个辅助函数`simplify()`用来约分化简所得的结果。
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