2017年12月22日 星期五

a021: 大數運算-2

a021: 大數運算-2


我們都知道電腦擅長於各種數字的計算,可是,我們又知道各種程式語言的變數又都有上限,比如整數只有216 或 232 個。如果要計算更大的數字時又該如何計算呢? 就交給聰明的您來解決囉。
以 + 代表加法
以 - 代表減法
以 * 代表乘法
以 / 代表除法 (取商數)
輸入說明
兩個正整數的運算式,運算元及運算子之間以空格隔開
輸出說明
兩個正整數的運算結果,總長度不超過 500 個位數
範例輸入
2222222222222222222222222 + 1111111111111111111111111
2222222222222222222222222 - 1111111111111111111111111
2222222222222222222222222 * 1111111111111111111111111
2222222222222222222222222 / 1111111111111111111111111
範例輸出
3333333333333333333333333
1111111111111111111111111
2469135802469135802469135308641975308641975308642
2



https://www.daniweb.com/programming/software-development/code/216587/python-can-handle-very-large-numbers
#======================================================
from itertools import dropwhile
from functools import reduce

class BigInt:
    def __init__(self, val):
        self.value = BigInt.parse(val) if isinstance(val, str) else val
       
    def __str__(self):
        v = BigInt.toComplement(self.value) \
                if BigInt.isNegative(self.value) else self.value
        builder = ['%04d' % v[i] for i in range(len(v) - 1, -1, -1)]
        clist = list(dropwhile(lambda c: c == '0', list(''.join(builder))))
        return '0' if len(clist) == 0 else ''.join(
              ((['-'] + clist) if BigInt.isNegative(self.value) else clist))
       
    def __add__(self, that):
        return (self - BigInt(BigInt.toComplement(that.value))) \
                if BigInt.isNegative(that.value) else self.add(that)
           
    def add(self, that):           
        length = max(len(self.value), len(that.value))
        op1 = BigInt.copyOf(self.value, length)
        op2 = BigInt.copyOf(that.value, length)
        sum = BigInt.addForEach(op1, op2, 0)
        return BigInt(
            (((sum[0:-1] + [1]) if BigInt.isPositive(op1) else []) + [0] * 8)
                if sum[-1] == 1
                else (sum[0:-1] + [0 if BigInt.isPositive(op1) else 9999])
        )
       
    def __sub__(self, that):
        return (self + BigInt(BigInt.toComplement(that.value))) \
            if BigInt.isNegative(that.value) else self.sub(that)
       
    def sub(self, that):
        length = max(len(self.value), len(that.value))
        op1 = BigInt.copyOf(self.value, length)
        op2 = BigInt.copyOf(that.value, length)       
        remain = BigInt.subForEach(op1, op2, 0)
        return BigInt(
            ((remain[0:-1] + [9998] if BigInt.isNegative(op1) else [])
                + [9999] * 8) if remain[-1] == 1
                    else (remain[0:-1] +
                        [9999 if BigInt.isNegative(op1) else 0])
        )
   
    def multiply(self, val, shift):
        product = [0] * shift + \
            BigInt.multiplyForEach(self.value, val, 0)
        return BigInt((product[0:-1] + product[-1:] + [0] * 8) \
            if product[-1] != 0 else (product[0:-1] + [0]))

    def __mul__(self, that):
        op1 = BigInt(BigInt.toComplement(self.value)) \
                if BigInt.isNegative(self.value) else self
        op2 = BigInt.toComplement(that.value) \
                if BigInt.isNegative(that.value) else that.value
        result = reduce(BigInt.__add__,
                [op1.multiply(op2[i], i)
                    for i in range(len(op2) - 1)], BigInt('0'))
        return BigInt(BigInt.toComplement(result.value)) \
                if self.value[-1] + that.value[-1] == 9999 else result

    def __ge__(self, that):
        return False if BigInt.isNegative((self - that).value) else True

    def isLessOrEqualsQuotient(self, op1, op2):
        return True if op1 >= (self * op2) else False
   
    def __floordiv__(self, that):
        op1 = BigInt(BigInt.toComplement(self.value)) \
                if BigInt.isNegative(self.value) else self
        op2 = BigInt(BigInt.toComplement(that.value)) \
                if BigInt.isNegative(that.value) else that
        one = BigInt('1')
       
        def quotient(left, right):
            if right >= left:
                x = (left + right).divide(2)
                l, r = ((x + one, right)
                    if x.isLessOrEqualsQuotient(op1, op2)
                    else (left, x - one))
                return quotient(l, r)
            else:
                return left - one
        result = quotient(BigInt('0'), op1)
        return BigInt(BigInt.toComplement(result.value)) \
                if self.value[-1] + that.value[-1] == 9999 else result
   
    @staticmethod
    def divideForEach(op, val, remain):
        if op == []:
            return []
        else:
            tmp = op[-1] + remain
            nextRemain = (tmp % val) * 10000
            return [tmp // val] + \
                BigInt.divideForEach(op[0:-1], val, nextRemain)
   
    def divide(self, that):
        result = BigInt.divideForEach(self.value, that, 0)
        return BigInt(result[::-1] + [0] * (8 - (len(result) % 8)))
       
    @staticmethod
    def parse(val):
        v = val[1:] if val[0] == '-' else val
        digits = [int(v[i if i >= 0 else 0 : i + 4])
                for i in range(len(v) - 4, -4, -4)]
        zeros = [0] * ((len(digits) // 8 + 1) * 8 - len(digits))
        return BigInt.toComplement(digits + zeros) \
                if val[0] == '-' else (digits + zeros)

    @staticmethod
    def addForEach(op1, op2, carry):
        if op1 == []:
            return [carry]
        else:
            s = op1[0] + op2[0] + carry
            nextCarry, c = (0, s) if s < 10000 else (1, s - 10000)
            return [c] + BigInt.addForEach(op1[1:], op2[1:], nextCarry)

    @staticmethod
    def subForEach(op1, op2, borrow):
        if op1 == []:
            return [borrow]
        else:
            r = op1[0] - op2[0] - borrow
            nextBorrow, c = (0, r) if r > -1 else (1, r + 10000)
            return [c] + BigInt.subForEach(op1[1:], op2[1:], nextBorrow)

    @staticmethod
    def multiplyForEach(op, val, carry):
        if op == []:
            return [carry]
        else:
            tmp = op[0] * val + carry
            nextCarry = tmp // 10000
            return [tmp % 10000] + \
                    BigInt.multiplyForEach(op[1:], val, nextCarry)
           
    @staticmethod
    def toComplement(v):
        c = [9999 - i for i in v]
        return [c[0] + 1] + c[1:]
   
    @staticmethod
    def copyOf(original, newLength):
        return original + [0 if BigInt.isPositive(original) else 9999
                for i in range(len(original), newLength)]
   
    @staticmethod
    def isNegative(list):
        return list[-1] == 9999
       
    @staticmethod
    def isPositive(list):
        return list[-1] == 0

a = BigInt('99999999999999990999')
b = BigInt('-200')
print(a + b)
print(a - b)
print(a * b)
print(a // b)



===================== RESTART: F:/Python_APSC/a021-2.py =====================
99999999999999990799
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