【基础算法】高精度减法

本文介绍了一种高效的数值计算方法,针对大数减法,通过绝对值比较和借位操作简化计算过程。核心是确保总是较大数减较小数,并演示了C++代码实现。

用途

常常用于解决数值巨大的数之间的计算

减法核心

在两数相减时,始终保持用绝对值大的数去减绝对值小的数以便计算简单,对于符号位稍做处理

a—被减数【由a1,a2,a3....翻转表示,例如数字123就表示为321】

b—减数【由b1,b2,b3....翻转表示,例如数字456就表示为654】

c—差【由c1,c2,c3....翻转表示】

i—数组下标数

①判断a[i]?=b[i]。若前者小,则需向前借1【a[i]+=10,a[i+1]--】

②c[i]=a[i]-b[i]

代码实现

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int num=1e5;
char ca[num],cb[num],cc[num];
int a[num],b[num],c[num];

bool compare(char n1[],char n2[]){//始终是让绝对值大的数去减绝对值小的数 
	int len1=strlen(n1),len2=strlen(n2);
	if(len1!=len2)	return len1>len2;
	for(int i=0;i<len1;++i){
		if(n1[i]!=n2[i])	return n1[i]>n2[i];
	}
	return true;
}

void demo(char n1[],char n2[]){
	int len1=strlen(n1),len2=strlen(n2);
	int len=len1>len2?len1:len2;
	for(int i=1;i<=len1;++i){
		a[i]=n1[len1-i]-'0';//把字符数转化为数字并反转 
	}
	for(int i=1;i<=len2;++i){
		b[i]=n2[len2-i]-'0';
	}
	for(int i=1;i<=len;++i){
		if(a[i]<b[i]){//借1 
			a[i+1]--;
			a[i]+=10;
		}
		c[i]=a[i]-b[i];
	}
	while(c[len]==0)	len--;
	for(int i=len;i>0;--i){
		cout<<c[i]; 
	}
}

int main(){
	int flag; 
	cin>>ca>>cb;
	if(!compare(ca,cb)){
		flag=1;//用于结尾的符号处理 
		strcpy(cc,ca);
		strcpy(ca,cb);
		strcpy(cb,cc);
	} 
	if(flag==1)	cout<<'-';
	demo(ca,cb); 
	return 0 ;
}

//测试被减数1	0000017385618465876156746871672451675345125871 
//测试减数1	12587684651876456716145146000 
//测试差1 17385618465863569062219795994959199979871
//测试被减数2	00000017825654136568
//测试减数2	000001387516875681648765816487654651248451251789684619581
//测试差2	 -1387516875681648765816487654651248451233964030483013

高精度减法是一种用于处理超出普通整型变量范围的数值减法运算的算法。在实现高精度减法时,通常会将数值存储为字符串或数组形式,逐位进行减法操作,并处理借位。以下是高精度减法的实现原理与步骤: ### 高精度减法的原理 1. **比较大小**:在进行减法之前,需要比较两个大数的大小,确保被减数大于等于减数,否则结果会是负数。 2. **逐位减法**:从最低位开始,逐位进行减法操作。 3. **借位处理**:如果当前位的被减数小于减数,则需要向前一位借位。 ### 高精度减法的实现步骤 1. **输入与存储**:将两个大数以字符串形式输入,并转换为数组以便逐位处理。 2. **比较大小**:比较两个数的大小,确保被减数大于减数。 3. **逐位减法**:从最低位开始逐位进行减法操作。 4. **借位处理**:如果当前位的差小于零,则进行借位操作。 5. **结果输出**:去除结果中的前导零,并输出结果。 ### C++代码实现 以下是一个简单的C++实现高精度减法的示例代码: ```cpp #include <iostream> #include <string> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; // 比较两个大数的大小 bool compare(const vector<int>& a, const vector<int>& b) { if (a.size() != b.size()) { return a.size() > b.size(); } for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i--) { if (a[i] != b[i]) { return a[i] > b[i]; } } return true; } // 高精度减法 vector<int> subtract(const vector<int>& a, const vector<int>& b) { vector<int> result; int carry = 0; for (size_t i = 0; i < a.size(); i++) { int temp = a[i] - (i < b.size() ? b[i] : 0) - carry; if (temp < 0) { temp += 10; carry = 1; } else { carry = 0; } result.push_back(temp); } // 去除前导零 while (result.size() > 1 && result.back() == 0) { result.pop_back(); } return result; } int main() { string num1, num2; cout << "请输入两个大数:" << endl; cin >> num1 >> num2; vector<int> a, b; for (int i = num1.size() - 1; i >= 0; i--) { a.push_back(num1[i] - &#39;0&#39;); } for (int i = num2.size() - 1; i >= 0; i--) { b.push_back(num2[i] - &#39;0&#39;); } // 确保a >= b if (!compare(a, b)) { cout << "结果为负数,请确保第一个数大于第二个数。" << endl; return 0; } vector<int> result = subtract(a, b); for (int i = result.size() - 1; i >= 0; i--) { cout << result[i]; } cout << endl; return 0; } ``` ### 代码说明 1. **比较函数**:`compare`函数用于比较两个大数的大小,确保被减数大于减数[^2]。 2. **减法函数**:`subtract`函数实现逐位减法,并处理借位操作。 3. **主函数**:主函数中读取输入的两个大数,将其转换为数组,并调用减法函数进行计算。 通过上述代码,可以实现对两个大数的高精度减法运算,并正确处理借位操作[^3]。
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