八进制大数运算

      参加学校某实验的机试,有个题目是20到40位的八进制大数运算。当时只写出了加减,回来之后按照当时的思路扩充了乘除。

       定义大数结构

      

typedef struct num
{
	char attribute;
	int lenth;
	int oct[N1];
}NUM;


      1. 加法是按位运算,结果%8,大于7则保存进位,进位为(结果/8)。

NUM* plus(NUM *a,NUM *b)
{
	NUM *carry;
	NUM *result;
	int i,j,k;
	int len_a,len_b;
	int mid;
	result = init(result);
	carry = init(carry);
	len_a = a->lenth;
	len_b = b->lenth;
	i = N1-1;
	j = N1-1;
	k = N1-1;
	while(i>=N1-len_a||j>=N1-len_b)
	{
		mid = a->oct[i] + b->oct[j] + carry->oct[k];
		if(mid>7)result->oct[k] = mid % 8;
		else result->oct[k] = mid;
		carry->oct[k-1] = mid/8;
		i--;
		j--;
		k--;
	}
	if(carry->oct[k]!=0)
	{
		result->oct[k] = carry->oct[k];
		result->lenth = N1 - k;
	}
	else result->lenth = N1 - k - 1;
	return result;
}
      2. 减法与加法想法类似,小减大的情况,直接取负,没有按位处理。所以有一个判断大小的函数。

      判断大小:

/*1 a>b 2 a<b 3 a==b*/
int judge(NUM* a,NUM* b)
{
	int i;
	if(a->lenth > b->lenth)return 1;
	if(a->lenth < b->lenth)return 2;
	else
	{
		i = N1 - a->lenth;
		while(i<N1)
		{
			if(a->oct[i]>b->oct[i])return 1;
			if(a->oct[i]==b->oct[i])i++;
			else return 2;
		}
		return 3;
	}
}

      减法:

NUM* minus_decision(NUM *a,NUM *b)
{
	int x;
	NUM* result;
	x = judge(a,b);
	if(x == 1)
	{
		result = minus(b,a);
		result->attribute = '-';
		return result;
	}
	else return (minus(a,b));
}

NUM* minus(NUM *a,NUM *b)
{
	NUM *carry;
	NUM *result;
	int i,j,k;
	int len_a,len_b;
	int mid;
	result = init(result);
	carry = init(carry);
	len_a = a->lenth;
	len_b = b->lenth;
	i = N1-1;
	j = N1-1;
	k = N1-1;
	while(i>=N1-len_a)
	{
		if((a->oct[i] - carry->oct[k])<b->oct[j])
		{
			mid = a->oct[i] + 8 - b->oct[j] - carry->oct[k];
			carry->oct[k-1] = 1;
		}
		else mid = a->oct[i] - b->oct[j] - carry->oct[k];
		result->oct[i] = mid;
		i--;
		j--;
		k--;
	}
	i++;
	result->lenth = N1 - i;
	while(i<N1-1)
	{
		if(result->oct[i]==0)
		{
			result->lenth--;
			i++;
		}
		else break;
	}
	return result;
}

      3. 乘法。按位调用加法函数,然后移位累加。

NUM* times(NUM *a,NUM *b)
{
	NUM* result1;
	NUM* result2;
	int i,j;
	int len_b;
	int repeat;
	int move;
	result1 = init(result1);
	result2 = init(result2);
	result1->lenth = a->lenth;
	result2->lenth = b->lenth;
	if(judge(a,result1) == 3 ||judge(b,result2) == 3)return result2;
	len_b = b->lenth;
	i = N1 -1;
	while(i>= N1 - len_b)
	{
		move = N1-1-i;
		repeat = b->oct[i];
		result1 = a;
		while(repeat>1)
		{
			result1 = plus(result1,a);
			repeat--;
		}
		j = N1 - result1->lenth;
		while(j<N1)
		{
			result1->oct[j-move] = result1->oct[j];
			j++;
		}
		j -=move;
		while(j<N1)
		{
			result1->oct[j] = 0;
			j++;
		}
		result1->lenth += move;
		result2 = plus(result1,result2);
		i--;
	}
	return result2;
}

      4. 除法。除法处理起来比较复杂。这里只处理整除。假设: 423/23,先算42/23,再循环求商,结果调用减法函数求余数,再重复上面步骤知道余数比23小。

NUM* divide(NUM *a,NUM *b)
{
	NUM* result;
	NUM* mid;
	NUM* tmp;
	int re[N1];
	int len_re;
	int len_a,len_b;
	int i,j,k,x,p;
	result = init(result);
	mid = init(mid);
	tmp = init(tmp);
	x = 0;
	if(judge(a,b)==1)
	{
		len_a = a->lenth;
		len_b = b->lenth;
		i = N1 - len_a;
		j = N1 -1;
		while(j>=N1-len_b)
		{
			mid->oct[j] = a->oct[i+len_b-1];
			i--;
			j--;
		}
		i = N1 - len_a + len_b -1;
		mid->lenth = len_b;
		while(i<N1)
		{
			if(judge(mid,b)!=2)
			{
			re[x] =1;
			tmp->oct[N1-1] = re[x];
			tmp->lenth = 1;
			while(judge(times(b,tmp),mid) != 1)
			{
				re[x]++;
				tmp->oct[N1-1] = re[x];
			}
			re[x]--;
			tmp->oct[N1-1] = re[x];
			mid = minus(mid,times(b,tmp));
			if(mid->lenth == 1&&mid->oct[N1-1]==0)mid->lenth = 0;
			}
			else
			{
			    re[x] = 0;
			}
			p = N1 - mid->lenth;
			while(p<N1)
			{
				mid->oct[p-1] = mid->oct[p];
				p++;
			}
			i++;
			mid->oct[N1-1] = a->oct[i];
			mid->lenth++;
			k = mid->lenth;
			while(k>=1)
			{
			    if(mid->oct[N1-k]==0)
			    {mid->lenth--;k--;}
			    else break;
			}

			x++;
		}
        len_re = x;
	}
	if(judge(a,b)==2)
	{
		re[0] =0;
		len_re =1;
	}
	if(judge(a,b)==3)
	{
		re[0] =1;
		len_re =1;
	}
	for(i=N1-1,j=0;j<len_re;j++,i--)
	{
		result->oct[i] = re[j];
	}
	result->lenth = len_re;
	return result;
}

只是初略写一下。代码写得很垃圾,仅供参考。没有八进制数检测,位数和结果溢出等等控制。




内容概要:本文系统介绍了算术优化算法(AOA)的基本原理、核心思想及Python实现方法,并通过图像分割的实际案例展示了其应用价值。AOA是一种基于种群的元启发式算法,其核心思想来源于四则运算,利用乘除运算进行全局勘探,加减运算进行局部开发,通过数学优化器加速函数(MOA)和数学优化概率(MOP)动态控制搜索过程,在全局探索与局部开发之间实现平衡。文章详细解析了算法的初始化、勘探与开发阶段的更新策略,并提供了完整的Python代码实现,结合Rastrigin函数进行测试验证。进一步地,以Flask框架搭建前后端分离系统,将AOA应用于图像分割任务,展示了其在实际工程中的可行性与高效性。最后,通过收敛速度、寻优精度等指标评估算法性能,并提出自适应参数调整、模型优化和并行计算等改进策略。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识的高校学生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事人工智能、图像处理、智能优化等领域的从业者;; 使用场景及目标:①理解元启发式算法的设计思想与实现机制;②掌握AOA在函数优化、图像分割等实际问题中的建模与求解方法;③学习如何将优化算法集成到Web系统中实现工程化应用;④为算法性能评估与改进提供实践参考; 阅读建议:建议读者结合代码逐行调试,深入理解算法流程中MOA与MOP的作用机制,尝试在不同测试函数上运行算法以观察性能差异,并可进一步扩展图像分割模块,引入更复杂的预处理或后处理技术以提升分割效果。
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