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漫画:如何实现大整数相加?(修订版)

时间:2020-11-19 12:08:05      阅读:5      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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漫画:如何实现大整数相加?(修订版)

本周一发布的漫画,存在一些细节上的问题,在这里做出如下修改:

1.修改了代码中进位判断条件的bug,优化了部分代码的可读性。
2.增加了JDK工具类BigInteger和BigDecimal的说明。
3.补充了一个优化方法,即把大整数拆分成数组时,按十进制每9位拆分,而非每1位拆分。
非常感谢大家提出的宝贵意见。有了你们的建议,才有了小灰的进步。
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————— 第二天 —————
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在程序中列出的 “竖式” 究竟是什么样子呢?我们以 426709752318 + 95481253129 为例,来看看大整数相加的详细步骤:

第一步,把整数倒序存储,整数的个位存于数组0下标位置,最高位存于数组长度-1下标位置。之所以倒序存储,更加符合我们从左到右访问数组的习惯。
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第二步,创建结果数组,结果数组的最大长度是较大整数的位数+1,原因很明显。

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第三步,遍历两个数组,从左到右按照对应下标把元素两两相加,就像小学生计算竖式一样。

例子中,最先相加的是数组A的第1个元素8和数组B的第1个元素9,结果是7,进位1。把7填充到Result数组的对应下标,进位的1填充到下一个位置:
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第二组相加的是数组A的第2个元素1和数组B的第2个元素2,结果是3,再加上刚才的进位1,把4填充到Result数组的对应下标:
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第三组相加的是数组A的第3个元素3和数组B的第3个元素1,结果是4,把4填充到Result数组的对应下标:

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第四组相加的是数组A的第4个元素2和数组B的第4个元素3,结果是5,把5填充到Result数组的对应下标:
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以此类推......一直把数组的所有元素都相加完毕:
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第四步,把Result数组的全部元素再次逆序,去掉首位的,就是最终结果:
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/**
* 大整数求和
* @param bigNumberA ?大整数A
* @param bigNumberB ?大整数B
*/
public static String bigNumberSum(String bigNumberA, String bigNumberB) {
? ?//1.把两个大整数用数组逆序存储,数组长度等于较大整数位数+1
? ?int maxLength = bigNumberA.length() > bigNumberB.length() ? bigNumberA.length() : bigNumberB.length();
? ?int[] arrayA = new int[maxLength+1];
? ?for(int i=0; i< bigNumberA.length(); i++){
? ? ? ?arrayA[i] = bigNumberA.charAt(bigNumberA.length()-1-i) - ‘0‘;
? ?}
? ?int[] arrayB = new int[maxLength+1];
? ?for(int i=0; i< bigNumberB.length(); i++){
? ? ? ?arrayB[i] = bigNumberB.charAt(bigNumberB.length()-1-i) - ‘0‘;
? ?}
? ?//2.构建result数组,数组长度等于较大整数位数+1
? ?int[] result = new int[maxLength+1];
? ?//3.遍历数组,按位相加
? ?for(int i=0; i<result.length; i++){
? ? ? ?int temp = result[i];
? ? ? ?temp += arrayA[i];
? ? ? ?temp += arrayB[i];
? ? ? ?//判断是否进位
? ? ? ?if(temp >= 10){
? ? ? ? ? ?temp = temp-10;
? ? ? ? ? ?result[i+1] = 1; ? ? ?}
? ? ? ?result[i] = temp;
? ?//4.把result数组再次逆序并转成String
? ?StringBuilder sb = new StringBuilder();
? ?//是否找到大整数的最高有效位
? ?boolean findFirst = false;
? ?for (int i = result.length - 1; i >= 0; i--) {
? ? ? ?if(!findFirst){
? ? ? ? ? ?if(result[i] == 0){
? ? ? ? ? ? ? ?continue;
? ? ? ? ? ?}
? ? ? ? ? ?findFirst = true
? ? ? ?}
? ? ? ?sb.append(result[i]);
? ?}
? ?return sb.toString();
}
public static void main(String[] args) {
? ?System.out.println(bigNumberSum("426709752318", "95481253129"));

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如何优化呢?

我们之前是把大整数按照每一个十进制数位来拆分,比如较大整数的长度有50位,那么我们需要创建一个51位的数组,数组的每个元素存储其中一位。
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我们真的有必要把原整数拆分得那么细吗?显然不需要,只需要拆分到可以被直接计算的程度就够了。

int类型的取值范围是 -2147483648——2147483647,最多有10位整数。为了防止溢出,我们可以把大整数的每9位作为数组的一个元素,进行加法运算。(这里也可以使用long类型来拆分,按照int范围拆分仅仅是提供一个思路)
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如此一来,占用空间和运算次数,都被压缩了9倍。
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