C語言實現大數四則運算

一、簡介

眾所周知，C語言中INT類型是有限制，不能進行超過其范圍的運算，而如果采用float類型進行運算，由於float在內存中特殊的存儲形式，又失去了計算的進度。要解決整個問題，一種解決方法是通過字符串數組實現數據的存儲，然后實現它們之間四則運算的函數。

二、數據結構

為了實現字符數組之間的運算，要考慮數值的正負性，數字的長度以及具體存儲的數字

typedef struct num{
    int len;   //數值長度 
    char symbol; //數字正負形 
    int number[LEN]; //數組 
}NUM,*SNUM;

三、函數

 整個程序使用了一下的函數

SNUM expToNum(char exp[]);//將輸入字符串轉換為對應結構體 
void reverse(int a[],int len);//數組逆序
int compareAbs(SNUM left,SNUM right);//比較兩數絕對值大小 
SNUM anti_add(SNUM left,SNUM right);//元加法
SNUM anti_sub(SNUM left,SNUM right);//元減法 
SNUM add(SNUM left,SNUM right);  //加法 
SNUM sub(SNUM left,SNUM right);  //減法
SNUM multiply(SNUM left,SNUM right); //乘法 
SNUM divide(SNUM left,SNUM right); //除法 
SNUM mod(SNUM left,SNUM right);//求摸運算 

函數的定義

SNUM multiply(SNUM left,SNUM right){
    //left作為被乘數，right作為乘數
    SNUM mul = (struct num*)malloc(sizeof(struct num));
    int i,j;
    for(i=0;i<LEN;i++){
        mul->number[i]=0;
    }    
    
    if(left->symbol==right->symbol){
        mul->symbol='+';
    }else{
        mul->symbol='-';
    }
    

    
    for(i=0;i<right->len;i++){
        for(j=0;j<left->len;j++){
            mul->number[i+j]+=left->number[j]*right->number[i];
        }
    } 


    
//    //進位化簡 
     int len = left->len+right->len-1; //長度

//     
     for(i=0;i<len;i++){
            mul->number[i+1]+=mul->number[i]/10;
            mul->number[i]%=10;
            
            if(i==len-1){
                if(mul->number[i+1]!=0){ //還存在高位 
                    len++;
                }else{ //進位完畢，退出 
                    break;
                }
            }
     } 
     

     
//     //舍去多余0位
    for(i=len-1;i>=0;i--){
         if(mul->number[i]==0){
             len--;
         }else{
             break;
         }
     } 
     if(len==0){
         len=1;
     }
     
     mul->len=len;
     
    free(left);
    free(right);
    return mul;
}

 

//減一個數等於加上一個數的相反數 
SNUM sub(SNUM left,SNUM right){
    right->symbol=(right->symbol=='+'?'-':'+');
    return add(left,right); 
}

//比較兩數絕對值大小 
int compareAbs(SNUM left,SNUM right){
    if(left->len>right->len){   //left的位數更多 
        return 1;
    }else if(left->len<right->len){ //right的位數更多 
        return -1;
    }else{
        int i=left->len-1;
        while(i>=0){   //從高位開始比較 
            if(left->number[i]>right->number[i]){
                return 1;
            }
            if(left->number[i]<right->number[i]){
                return -1;
            }
            i--;
        } 
        return 0; //兩者絕對值相等 
    }
}


SNUM expToNum(char exp[]){
    
    SNUM temp=(struct num*)malloc(sizeof(struct num));
    
    int locan=0;
    //確定正負號 
    if(exp[0]=='+'||exp[0]=='-'){
          temp->symbol=exp[0];
          locan++;
    }else{
          temp->symbol='+';
    }
    
    //輸入到數組 
    int count=0;
    while(exp[locan]!='\0'){
        temp->number[count]=exp[locan]-'0';
        locan++;
        count++;
    }
    
    int i=count;
    for(i=count;i<LEN-1;i++){
        temp->number[i]=0;
    }
    
    temp->len=count;
    
    
    //數組逆序從個位開始計算 
    reverse(temp->number,temp->len);
    
    return temp;
}

//數組逆序 
void reverse(int a[],int len){
    int i,temp;
    for(i=0;i<len/2;i++){
        temp = a[i];
        a[i] = a[len-1-i];
        a[len-1-i] = temp;
    }
}



//元加法，假設left和right都為正數或0 
SNUM anti_add(SNUM left,SNUM right){
    int i=0;

    while(i<left->len||i<right->len){
        int sum=0;
        sum=left->number[i]+right->number[i];
        if(sum>=10){
            left->number[i]=sum%10;
            left->number[i+1]+=sum/10;   //進位 
        }else{
            left->number[i]=sum;   //不進位 
        }
    
        i++;
    }
    
    if(left->number[i]!=0){
        i+=1;
    }
    
    left->len=i;
    return left;
}

//實現正數或負數的加法 
SNUM add(SNUM left,SNUM right){
    SNUM temp;
    if(left->symbol==right->symbol){
        temp = anti_add(left,right);
    }else{
        if(compareAbs(left,right)>=0){         
               temp = anti_sub(left,right);
                        
        }else{
             temp = anti_sub(right,left);
        }
    }
    return temp;
}

//元減法,假設left>=right，left和right均為正數或0 
SNUM anti_sub(SNUM left,SNUM right){
     int i=0;
     int count=0;
     while(i<left->len){
         int temp = left->number[i]-right->number[i];
         if(temp<0){
              left->number[i+1]-=1;
              left->number[i]=temp+10; //退位 
         }else{
              left->number[i]=temp;
         }
              
             count+=1;
         
         i++;
     }
     
    
     
     
     //舍掉多余的0
     for(i=count-1;i>=0;i--){
         if(left->number[i]==0){
             count--;
         }else{
             break;
         }
     } 
     
     if(count==0){
         count++;
     }
     
     left->len=count;
     return left;
     
}