POJ1001 Exponentiation【高精度乘方】

来源：互联网发布：java xbootclasspath 编辑：程序博客网时间：2024/04/25 06:09

题目：

Description

Problems involving the computation of exact values of very large magnitude and precision are common. For example, the computation of the national debt is a taxing experience for many computer systems.
This problem requires that you write a program to compute the exact value of Rⁿ where R is a real number ( 0.0 < R < 99.999 ) and n is an integer such that 0 < n <= 25.

Input

The input will consist of a set of pairs of values for R and n. The R value will occupy columns 1 through 6, and the n value will be in columns 8 and 9.

Output

The output will consist of one line for each line of input giving the exact value of R^n. Leading zeros should be suppressed in the output. Insignificant trailing zeros must not be printed. Don't print the decimal point if the result is an integer.

Sample Input

95.123 120.4321 205.1234 156.7592  998.999 101.0100 12

Sample Output

548815620517731830194541.899025343415715973535967221869852721.0000000514855464107695612199451127676715483848176020072635120383542976301346240143992025569.92857370126648804114665499331870370751166629547672049395302429448126.76412102161816443020690903717327667290429072743629540498.1075960194566517745610440100011.126825030131969720661201

思路：

对数值很大、精度很高的数进行高精度计算是一类十分常见的问题。
现在要你解决的问题是：对一个实数R(0.0 < R < 99.999)，要求写出程序精确计算R的n次方(Rn)，其中n是整数并且0 < n <= 25。
输入包括多组R和n。R的值占第1到第6列，n的值占第8和第9列。
对于每组输入，要求输出一行，该行包含精确的R的n次方。输出需要去掉前导的0和后面不要的0。如果输出是整数，不要输出小数点。

因为c++的double类型根本表示不了这么长的结果，所以得手动写乘方。

我的解法不能算大数相乘的通用算法, 而只是针对题目中(0.0 < R < 99.999)的trick. 因R位数很小, 所以本算法思路是把R扩大倍数而转成整数(99.999 -> 99999), 然后把每次乘积累加到结果数组中。算法比较简单。时间在0ms到16ms之间波动。

代码：

#include <iostream>#include <string>using namespace std;int len; // total length of exponentiation result存储乘方结果的总长度int product[126] = {0}; //存储结果，最大长度为5*25+1=126（5是99.999有5个数字，25是n的最大值，+1是加的小数点）（可以试一下，99.999的平方是10个数字+一个小数点哦）void multiply(int a[], int n){    int i;    int carry = 0; // a carry number in multiplying    for (i = 0; i < len; i++){        int temp = a[i]*n + carry;        a[i] = temp % 10;        carry = temp / 10;          }    while (carry){        a[i] = carry % 10;i++;        carry /= 10;    }    len = i;}int main(){    int n;  // power n    char s[6]; // real number R, at most the length is 6    while (cin>>s>>n){        int position=0, i=0, num=0, j=0;        for (i=0; i<strlen(s); i++) {            if (s[i] == '.'){                position = (strlen(s) - 1 - i) * n; // calculate decimal point position in                               //  in R^n，因为结果数组是倒着放的，所以.的位置要用小数来算            }            else{                num = num*10 + s[i] - '0'; // transfer float to integer            }               }                // product calculation         product[0]=1;        len = 1;        for (i = 0; i < n; i++){            multiply(product, num);        }        // format output        if (len <= position){ // product is less than 1                  printf("."); // print decimal point            for (i=0; i<position-len; i++){                printf("0"); // print zero between decimal point and decimal            }            j = 0;            while (product[j] == 0){ // trim trailing zeros                        j++;            }            for (i=len-1; i>=j; i--){                printf("%d", product[i]);            }        }           else{            j=0;            while (product[j]==0 && j<position){ // trim trailing zeros                           j++;            }            for (i=len-1; i>=j; i--){                if (i+1 == position){ // cause index in C language starts from 0                                   printf(".");                }                printf("%d", product[i]);            }        }        printf("\n");    }system("pause");return 0;}

可是这个是利用了trick，我需要找到一个普遍的解法。于是我就跑去看看别人怎么实现的。

下面是http://www.cnblogs.com/BTMaster/p/3524992.html中的代码。

/*  poj 1001  version:1.0  author:Knight  Email:S.Knight.Work@gmail.com  */#include<cstdio>#include<cstring>#include<cstdlib>#include<memory.h>using namespace std; char Result[200];//存R^N的结果 //大实数的乘法,乘数为FirMultiplier和SecMultiplier，结果存在Result中void HigRealMul(char* FirMultiplier, char* SecMultiplier, char* Result);//剔除实数尾部的无效0或小数点void CutInsignificantTail(char* StrR);//计算小数点在实数中的位数int CountPointIndex(char* StrR);//删除实数中的小数点,PointIndex为小数点在实数中从右向左数的第几位void DeletePoint(char* StrR, int PointIndex); int main(void){    char StrR[10];//R对应的字符串    int N;    int i;    int PointIndex = 0;//记录小数点在实数中从右向左数的第几位，如1.26在第3位，4在第0位     while(scanf("%s%d", StrR, &N) != EOF)    {        memset(Result, 0, 200);         CutInsignificantTail(StrR);         PointIndex = CountPointIndex(StrR);         DeletePoint(StrR, PointIndex);         strcpy(Result, StrR);         for (i=2; i<=N; i++)        {            HigRealMul(Result, StrR, Result);        }         int Len = strlen(Result);         if (Len -(PointIndex - 1) * N < 0)        {            printf(".");            for (i = Len - (PointIndex - 1) * N; i<0; i++)            {                printf("0");            }        }         for (i=0; i<Len; i++)        {            //输出小数点            if (i == Len -(PointIndex - 1) * N)            {                printf(".");            }            printf("%c", Result[i]);        }        printf("\n");        //printf("%s\n", Result);        //printf("%d\n", PointIndex);    }    return 0;} //大实数的乘法,乘数为FirMultiplier和SecMultiplier，结果存在Result中void HigRealMul(char* FirMultiplier, char* SecMultiplier, char* Result){     char TmpResult[200];    int i,j;    int k = -1;//控制TmpResult[]下标    int FirLen = strlen(FirMultiplier);    int SecLen = strlen(SecMultiplier);     memset(TmpResult, '0', 200); //模拟乘法运算    for (i=SecLen-1; i>=0; i--)    {        k++;         int FirMul;        int SecMul = SecMultiplier[i] - '0';        int Carry;//进位         for (j=FirLen-1; j>=0; j--)        {            FirMul = FirMultiplier[j] - '0';            TmpResult[k + FirLen - 1 - j] +=   FirMul * SecMul % 10;            Carry = FirMul * SecMul / 10 + (TmpResult[k + FirLen - 1 - j] - '0') / 10;            TmpResult[k + FirLen - 1 - j] = (TmpResult[k + FirLen - 1 - j] - '0') % 10 + '0';            TmpResult[k + FirLen - j] += Carry;        }    } //防止某一位的值超过9    for (k=0; k<200; k++)    {        TmpResult[k + 1] += (TmpResult[k] - '0') / 10;        TmpResult[k] = (TmpResult[k] - '0') % 10 + '0';    }//将设置字符串结束符    for (k=199; k>=0; k--)    {        if ('0' != TmpResult[k - 1])        {            TmpResult[k] = '\0';            break;        }    } //将临时存储的答案TmpResult倒转变成我们熟悉的方式，存到Result中    for (i=strlen(TmpResult)-1,j=0; i>=0; i--,j++)    {        Result[j] = TmpResult[i];    }    Result[j] = '\0'; } //剔除实数尾部的无效0或小数点void CutInsignificantTail(char* StrR){    int i;    int PointIndex = CountPointIndex(StrR);    int Len = strlen(StrR);     if (0 == PointIndex)    {        if ('.' == StrR[Len - 1])        {            StrR[Len - 1] = '\0';        }         return;    }     for (i=Len-1; i>Len-1-PointIndex; i--)    {        if ('0' == StrR[i] || '.' == StrR[i])        {            StrR[i] = '\0';        }        else        {            return ;        }    }} //计算小数点在实数中的位数int CountPointIndex(char* StrR){    int i;    int Index = 0;     for (i = strlen(StrR); i>=0; i--)    {         if ('.' == StrR[i])        {            break;        }        else        {            Index++;        }    }     if (-1 == i)    {        Index = 0;    }     return Index; } //删除实数中的小数点void DeletePoint(char* StrR, int PointIndex){    int i;    int Len = strlen(StrR);     for (i=strlen(StrR)-PointIndex; i<Len; i++)    {        StrR[i] = StrR[i+1];    }}

另外，

这个讲得也挺好的，就是代码太啰嗦了。。。http://xiyueshiyi.blog.163.com/blog/static/203942233201411891210875/

下面引申一些c++的知识：

C++中将string类型转换为int, float, double类型

# 方法一：使用stringstream

stringstream在int或float类型转换为string类型的方法中已经介绍过，这里也能用作将string类型转换为常用的数值类型。

Demo:

[cpp] view plain copy
#include <iostream>  
#include <sstream>    //使用stringstream需要引入这个头文件  
using namespace std;  
  
//模板函数：将string类型变量转换为常用的数值类型（此方法具有普遍适用性）  
template <class Type>  
Type stringToNum(const string& str)  
{  
    istringstream iss(str);  
    Type num;  
    iss >> num;  
    return num;      
}  
  
int main(int argc, char* argv[])  
{  
    string str("00801");  
    cout << stringToNum<int>(str) << endl;  
  
    system("pause");  
    return 0;  
}  

输出结果：

 请按任意键继续. . .

#方法二：使用atoi()、 atil() 、atof()函数 -----------------实际上是char类型向数值类型的转换

注意：使用 atoi 的话，如果 string s 为空，返回值为0.则无法判断s是0还是空

1. atoi(): int atoi ( const char * str );

说明：Parses the C string str interpreting its content as an integral number, which is returned as an int value.

参数：str ： C string beginning with the representation of an integral number.

返回值：1. 成功转换显示一个Int类型的值. 2. 不可转换的字符串返回0. 3.如果转换后缓冲区溢出,返回 INT_MAX orINT_MIN

Demo：

[cpp] view plain copy
#include <iostream>  
using namespace std;  
int main ()  
{  
    int i;  
    char szInput [256];  
    cout<<"Enter a number: "<<endl;  
    fgets ( szInput, 256, stdin );  
    i = atoi (szInput);  
    cout<<"The value entered is :"<<szInput<<endl;  
    cout<<" The number convert is:"<<i<<endl;  
    return 0;  
}  

输出：

Enter a number: 48

The value entered is : 48

The number convert is: 48

2.aotl(): long int atol ( const char * str );

说明：C string str interpreting its content as an integral number, which is returned as a long int value（用法和atoi函数类似，返回值为long int）

3.atof(): double atof ( const char * str );

参数：C string beginning with the representation of a floating-point number.

返回值：1. 转换成功返回doublel类型的值 2.不能转换，返回0.0。 3.越界，返回HUGE_VAL

Demo：

[cpp] view plain copy
/* atof example: sine calculator */  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <math.h>  
int main ()  
{  
  double n,m;  
  double pi=3.1415926535;  
  char szInput [256];  
  printf ( "Enter degrees: " );  
  gets ( szInput );  
  //char类型转换为double类型   
  n = atof ( szInput );  
  m = sin (n*pi/180);  
  printf ( "The sine of %f degrees is %f\n" , n, m );  
    
  return 0;  
}  

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