PTA 有理数四则运算(java)

本博客介绍如何使用Java编程解决有理数的加减乘除运算,包括最简形式的转换和处理分母为0的情况。通过示例输入和输出,详细解释了程序的运行逻辑。

1034 有理数四则运算 (20分)

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。

输入样例 1:

2/3 -4/2

输出样例 1:

2/3 + (-2) = (-1 1/3)
2/3 - (-2) = 2 2/3
2/3 * (-2) = (-1 1/3)
2/3 / (-2) = (-1/3)

输入样例 2:

5/3 0/6

输出样例 2:

1 2/3 + 0 = 1 2/3
1 2/3 - 0 = 1 2/3
1 2/3 * 0 = 0
1 2/3 / 0 = Inf

样例解答:

import java.util.Scanner;

public class Main {
   
   
 private static long gcd(long a,long b) {
   
   
  return b == 0?a:gcd(b,a%b);
 }
 private static String cal(long a,long b) {
   
   
  if(b==0) {
   
   
   return "Inf";
  }
  long g = gcd(Math.abs(a),b);
  a = a/g;
  b = b/g;
  long x 
### PTA 乙级 1034 有理数四则运算题目要求 本题要求编写程序,计算 2 个有理数的和、差、积、商。输入为两个有理数,格式为 `a1/b1 a2/b2`,其中 `a1`、`b2` 为分子,`b1`、`b2` 为分母。输出格式为每个运算结果占一行,格式为“有理数1 运算有理数2 = 结果”,其中有理数的输出格式为最简形式,负数要加括号。 ### 思路分析 1. **数据表示**:使用结构体来表示有理数,包含分子和分母两个成员。 2. **化简函数**:编写一个函数来化简有理数,即求出分子和分母的最大公约数并进行约分。 3. **四则运算函数**:分别编写加法、减法、乘法和除法的函数,根据有理数运算法则进行计算。 4. **输出函数**:编写一个函数来格式化输出有理数,处理负数、假分数等情况。 ### 代码实现 ```python # 求最大公约数 def gcd(a, b): while b: a, b = b, a % b return a # 化简分数 def simplify(num, den): if den < 0: num = -num den = -den d = gcd(abs(num), den) return num // d, den // d # 输出分数 def print_fraction(num, den): if num == 0: return '0' is_negative = num < 0 num = abs(num) integer_part = num // den remainder = num % den if is_negative: if integer_part and remainder: return f"(-{integer_part} {remainder}/{den})" elif integer_part: return f"(-{integer_part})" else: return f"(-{remainder}/{den})" else: if integer_part and remainder: return f"{integer_part} {remainder}/{den}" elif integer_part: return str(integer_part) else: return f"{remainder}/{den}" # 加法 def add(num1, den1, num2, den2): new_num = num1 * den2 + num2 * den1 new_den = den1 * den2 return simplify(new_num, new_den) # 减法 def subtract(num1, den1, num2, den2): new_num = num1 * den2 - num2 * den1 new_den = den1 * den2 return simplify(new_num, new_den) # 乘法 def multiply(num1, den1, num2, den2): new_num = num1 * num2 new_den = den1 * den2 return simplify(new_num, new_den) # 除法 def divide(num1, den1, num2, den2): if num2 == 0: return None new_num = num1 * den2 new_den = den1 * num2 return simplify(new_num, new_den) # 主函数 def main(): a1, b1 = map(int, input().split('/')) a2, b2 = map(int, input().split('/')) # 加法 result_num, result_den = add(a1, b1, a2, b2) print(f"{print_fraction(a1, b1)} + {print_fraction(a2, b2)} = {print_fraction(result_num, result_den)}") # 减法 result_num, result_den = subtract(a1, b1, a2, b2) print(f"{print_fraction(a1, b1)} - {print_fraction(a2, b2)} = {print_fraction(result_num, result_den)}") # 乘法 result_num, result_den = multiply(a1, b1, a2, b2) print(f"{print_fraction(a1, b1)} * {print_fraction(a2, b2)} = {print_fraction(result_num, result_den)}") # 除法 result = divide(a1, b1, a2, b2) if result is None: print(f"{print_fraction(a1, b1)} / {print_fraction(a2, b2)} = Inf") else: result_num, result_den = result print(f"{print_fraction(a1, b1)} / {print_fraction(a2, b2)} = {print_fraction(result_num, result_den)}") if __name__ == "__main__": main() ``` ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:主要的时间开销在于求最大公约数,每次求最大公约数的时间复杂度为 $O(log(min(a, b)))$,因此总的时间复杂度为 $O(log(max(|num|, den)))$。 - **空间复杂度**:只使用了常数级的额外空间,因此空间复杂度为 $O(1)$。 ###
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