C语言入门算法——进制转换

题目描述:

我们可以用这样的方式来表示一个十进制数:将每个阿拉伯数字乘以一个以该数字所处位置为指数,以 10 为底数的幂之和的形式。例如 123 可表示为 1×10^2+2×10^1+3×10^0 这样的形式。

与之相似的,对二进制数来说,也可表示成每个二进制数码乘以一个以该数字所处位置为指数,以 2为底数的幂之和的形式。

一般说来,任何一个正整数 R 或一个负整数 −R 都可以被选来作为一个数制系统的基数。如果是以 R 或 −R 为基数,则需要用到的数码为 0,1,...,R−1。

例如当 R=7 时,所需用到的数码是 0,1,2,3,4,5,6,这与其是 R 或 −R 无关。如果作为基数的数绝对值超过 10,则为了表示这些数码,通常使用英文字母来表示那些大于 9 的数码。例如对 16 进制数来说,用 A 表示 10,用 B 表示 11,用 C 表示 12,以此类推。

在负进制数中是用 −R 作为基数,例如 −15(十进制)相当于 (110001)−2​(−2进制),并且它可以被表示为 2 的幂级数的和数:

(110001)−2=1×(−2)^5+1×(−2)^4+0×(−2)^3+0×(−2)^2+0×(−2)^1+1×(−2)^0

设计一个程序,读入一个十进制数和一个负进制数的基数,并将此十进制数转换为此负进制下的数。

输入格式

输入的每行有两个输入数据。

第一个是十进制数 n。第二个是负进制数的基数 R。

输出格式

输出此负进制数及其基数,若此基数超过 10,则参照 16 进制的方式处理。

题目背景

NOIP2000 提高组 T1

题目来源

P1017 [NOIP2000 提高组] 进制转换

输入输出样例

输入 #1

复制代码
30000 -2

输出 #1

复制代码
30000=11011010101110000(base-2)

输入 #2

复制代码
-20000 -2

输出 #2

复制代码
-20000=1111011000100000(base-2)

输入 #3

复制代码
28800 -16

输出 #3

复制代码
28800=19180(base-16)

输入 #4复制

复制代码
-25000 -16

输出 #4复制

复制代码
-25000=7FB8(base-16)

说明/提示

数据范围

对于 100%100% 的数据,−20≤R≤−2,∣n∣≤37336。

思路及部分代码:

1. 平方函数

按照题目要求,需要一个对基数进行相应平方的函数。

cs 复制代码
//输入一个数,求其的n次方
int number_pow(int a, int n){
    int b = 1;
    for(int i=0;i<n;i++){
        b = b * a;
    }
    return b;
}

2. 数字转字符

在输出时会可能出现超过9的数,我们将其按照 16 进制的方式处理。

cs 复制代码
//将数字转换成字符
char number_char(int n){
    if(n >= 0 && n<=9)
        return '0'+n;
    else if(n >= 10 && n<=20)
        return ('A'+n-10);
}

3. 根据已知位数,递归+遍历扫描

我们先假设知道了R进制后的位数,然后,从最高位依次尝试。

cs 复制代码
//k = 当前改变位数
//j = 数字总位数位数
//num = 比较数值
//r = 负进制
int compare(int k, int j, int num, int r){
    int en = 0; //判断是否到达最低位
    
    if(k == 0) en = 1;//到达最低位

    //判断进制正负
    int d_r = r;
    if(r < 0)  d_r = -r;

    for(int d = 0; d < d_r; d++){
        number[k] = d;
        if(en == 0){
            if(compare(k-1, j, num, r) == 1) return 1;
        }
        else{   //en == 1到达最低位
            int sum = 0;
            for(int i = 0; i <= j; i++){
                sum = sum + number[i] * number_pow(r, i);
            }
            if(num == sum) return 1;
            //else    return 0;
        }
    }
    return 0;
}

4. 遍历出R进制后的位数

尝试从1位开始计算出R进制后的位数,并将compare()函数会保存正确的R进制数。

cs 复制代码
//返回结果所需的位数
int for_compare(int num, int r){
    for(int i = 0;i <= 100000;i++){
        if(compare(i,i,num,r) == 1) return i;
    }
    return -1;
}

5. 将结果从高位开始打印

cs 复制代码
    int cnt = for_compare(n,R);
    if(cnt != -1){
        printf("%d=",n);
        for(int i = cnt; i >= 0 ; i--){
            printf("%c",number_char(number[i]));
        }
        printf("(base%d)\r\n",R);        
    }
    else{
        printf("没有结果\r\n");
    }

总代码:

cs 复制代码
#include <stdio.h>
int n;
int R;
int  number[100000] = {0};
//char number_c[100000];


//输入一个数,求其的n次方
int number_pow(int a, int n){
    int b = 1;
    for(int i=0;i<n;i++){
        b = b * a;
    }
    return b;
}



//将数字转换成字符
char number_char(int n){    
    if(n >= 0 && n<=9)
        return '0'+n;
    else if(n >= 10 && n<=20)
        return ('A'+n-10);
}


//k = 当前改变位数
//j = 数字总位数位数
//num = 比较数值
//r = 负进制
int compare(int k, int j, int num, int r){
    int en = 0; //判断是否到达最低位
    
    if(k == 0) en = 1;//到达最低位

    //判断进制正负
    int d_r = r;
    if(r < 0)  d_r = -r;

    for(int d = 0; d < d_r; d++){
        number[k] = d;
        if(en == 0){
            if(compare(k-1, j, num, r) == 1) return 1;
        }
        else{   //en == 1到达最低位
            int sum = 0;
            for(int i = 0; i <= j; i++){
                sum = sum + number[i] * number_pow(r, i);
            }
            if(num == sum) return 1;
            //else    return 0;
        }
    }
    return 0;
}

//返回结果所需的位数
int for_compare(int num, int r){
    for(int i = 0;i <= 100000;i++){
        if(compare(i,i,num,r) == 1) return i;
    }
    return -1;
}

int main(){
    scanf("%d %d",&n,&R);
    int cnt = for_compare(n,R);
    if(cnt != -1){
        printf("%d=",n);
        for(int i = cnt; i >= 0 ; i--){
            printf("%c",number_char(number[i]));
        }
        printf("(base%d)\r\n",R);        
    }
    else{
        printf("没有结果\r\n");
    }

    return 0;
}

总结:

这段代码实现了在任意进制下,将一个整数转换为负进制的形式。其核心算法是通过递归和遍历,枚举每一位数字的取值,然后根据负进制的规则计算出对应的负进制数。代码中使用了一些辅助函数,如number_pow用于计算一个数的n次方,number_char用于将数字转换为字符,for_compare用于计算负进制数的位数。

不足之处:

1.在函数number_char中,当输入的数字不在0~20的范围内时,没有返回任何值,这可能会导致未定义行为。

2.在函数for_compare中,循环的终止条件是i <= 100000,但数组number的长度只有100000,因此可能会发生数组越界的错误。

改进建议:

1.在函数number_char中,应该添加一个默认情况,当输入的数字不在0~20的范围内时,返回一个默认值,避免未定义行为。

2.在函数for_compare中,应该将循环的终止条件改为i < 100000,避免数组越界的错误。

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