【入门级-算法-5、数值处理算法:高精度整数除以单精度整数的商和余数】

1、为什么需要高精度算法?

请参考如下文章:https://blog.csdn.net/papership/article/details/153468146

2、算法原理

高精度整数使用数组进行存储,从高位到低位逐位进行除法,模拟手算竖式子除法过程,分别保留被除数、除数和余数。

3、算法步骤

1.输入的数据:

作为被除数的高精度整数 A[](数组存储,每个元素存一位数字)

作为除数的单精度整数 b(int 或 long 范围)

2.余数(初始化为零) r = 0

3.逐位计算,保留中间结果:

对于 i 从 0 到 n-1(从数的最高位开始)

当前被除数 = r * 10 + A[i]

商数组 C[i] = 当前被除数 / b

余数 r = 当前被除数 % b

4.输出的数据:

每次计算结果的商数组 C[]

当前余数 r

5.示例演算

例:123456789 ÷ 13

初始化: r = 0

第1位: (010 + 1) / 13 = 0, r = 1
第2位: (1
10 + 2) / 13 = 0, r = 12

第3位: (1210 + 3) / 13 = 9, r = 6
第4位: (6
10 + 4) / 13 = 4, r = 12

第5位: (1210 + 5) / 13 = 9, r = 8
第6位: (8
10 + 6) / 13 = 6, r = 8

第7位: (810 + 7) / 13 = 6, r = 9
第8位: (9
10 + 8) / 13 = 7, r = 7

第9位: (7*10 + 9) / 13 = 6, r = 1

结果如下:

商为: 9496676(保留商数组中的非零数据);余数为: 1

验证: 13 * 9496676 + 1 = 123456789

4、代码实现

#include < iostream>

#include < vector>

#include < string>

using namespace std;

// 高精度除法:A ÷ b = C ... r

vector div(vector &A, int b, int &r) {

vector C; // 存储商

r = 0; // 余数

for (int i = A.size() - 1; i >= 0; i--) {

r = r * 10 + A[i]; // 当前被除数

C.push_back(r / b); // 商位

r %= b; // 新余数

}

// 反转C,使高位在前

reverse(C.begin(), C.end());

// 去除前导零

while (C.size() > 1 && C.back() == 0) C.pop_back();

return C;

}

int main() {

string a; // 被除数(字符串形式)

int b; // 除数(单精度)

cin >> a >> b;

// 将字符串转换为数组(逆序存储,个位在前)

vector A;

for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i--)

A.push_back(a[i] - '0');

int r; // 余数

vector C = div(A, b, r);

// 输出商

for (int i = C.size() - 1; i >= 0; i--)

cout << C[i];

cout << endl;

// 输出余数

cout << r << endl;

return 0;

}

5、应用场景

大数取模运算:计算 a % b(a为大整数)

进制转换:将大整数转换为其他进制

密码学:RSA等算法中的模运算

竞赛编程:常见的高精度计算题

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