C++大數(shù)模板(推薦)

更新時間：2013年05月24日 17:03:58 作者：

本篇文章是對C++大數(shù)模板的程序代碼進行了詳細的分析介紹，需要的朋友參考下

分別使用C++中的運算符重載的方法來實現(xiàn)大數(shù)之間的數(shù)學運算，包括加法、減法、乘法、除法、n次方、取模、大小比較、賦值以及輸入流、輸出流的重載。。
并且使用這個大數(shù)模板，順利AC了HDOJ上的1134這個題目的Catalan數(shù)計數(shù)問題。。
http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1134
大數(shù)模板的代碼如下：

復制代碼代碼如下:

#include<iostream> 
#include<string> 
#include<iomanip> 
#include<algorithm> 
using namespace std; 
#define MAXN 9999
#define MAXSIZE 10
#define DLEN 4
class BigNum
{ 
private: 
 int a[500];    //可以控制大數(shù)的位數(shù) 
 int len;       //大數(shù)長度
public: 
 BigNum(){ len = 1;memset(a,0,sizeof(a)); }   //構造函數(shù)
 BigNum(const int);       //將一個int類型的變量轉化為大數(shù)
 BigNum(const char*);     //將一個字符串類型的變量轉化為大數(shù)
 BigNum(const BigNum &);  //拷貝構造函數(shù)
 BigNum &operator=(const BigNum &);   //重載賦值運算符，大數(shù)之間進行賦值運算
 friend istream& operator>>(istream&,  BigNum&);   //重載輸入運算符
 friend ostream& operator<<(ostream&,  BigNum&);   //重載輸出運算符
 BigNum operator+(const BigNum &) const;   //重載加法運算符，兩個大數(shù)之間的相加運算 
 BigNum operator-(const BigNum &) const;   //重載減法運算符，兩個大數(shù)之間的相減運算 
 BigNum operator*(const BigNum &) const;   //重載乘法運算符，兩個大數(shù)之間的相乘運算 
 BigNum operator/(const int   &) const;    //重載除法運算符，大數(shù)對一個整數(shù)進行相除運算
 BigNum operator^(const int  &) const;    //大數(shù)的n次方運算
 int    operator%(const int  &) const;    //大數(shù)對一個int類型的變量進行取模運算    
 bool   operator>(const BigNum & T)const;   //大數(shù)和另一個大數(shù)的大小比較
 bool   operator>(const int & t)const;      //大數(shù)和一個int類型的變量的大小比較
 void print();       //輸出大數(shù)
}; 
BigNum::BigNum(const int b)     //將一個int類型的變量轉化為大數(shù)
{ 
 int c,d = b;
 len = 0;
 memset(a,0,sizeof(a));
 while(d > MAXN)
 {
  c = d - (d / (MAXN + 1)) * (MAXN + 1); 
  d = d / (MAXN + 1);
  a[len++] = c;
 }
 a[len++] = d;
}
BigNum::BigNum(const char*s)     //將一個字符串類型的變量轉化為大數(shù)
{
 int t,k,index,l,i;
 memset(a,0,sizeof(a));
 l=strlen(s);   
 len=l/DLEN;
 if(l%DLEN)
  len++;
 index=0;
 for(i=l-1;i>=0;i-=DLEN)
 {
  t=0;
  k=i-DLEN+1;
  if(k<0)
   k=0;
  for(int j=k;j<=i;j++)
   t=t*10+s[j]-'0';
  a[index++]=t;
 }
}
BigNum::BigNum(const BigNum & T) : len(T.len)  //拷貝構造函數(shù)
{ 
 int i; 
 memset(a,0,sizeof(a)); 
 for(i = 0 ; i < len ; i++)
  a[i] = T.a[i]; 
} 
BigNum & BigNum::operator=(const BigNum & n)   //重載賦值運算符，大數(shù)之間進行賦值運算
{
 int i;
 len = n.len;
 memset(a,0,sizeof(a)); 
 for(i = 0 ; i < len ; i++) 
  a[i] = n.a[i]; 
 return *this; 
}
istream& operator>>(istream & in,  BigNum & b)   //重載輸入運算符
{
 char ch[MAXSIZE*4];
 int i = -1;
 in>>ch;
 int l=strlen(ch);
 int count=0,sum=0;
 for(i=l-1;i>=0;)
 {
  sum = 0;
  int t=1;
  for(int j=0;j<4&&i>=0;j++,i--,t*=10)
  {
   sum+=(ch[i]-'0')*t;
  }
  b.a[count]=sum;
  count++;
 }
 b.len =count++;
 return in;
}
ostream& operator<<(ostream& out,  BigNum& b)   //重載輸出運算符
{
 int i;  
 cout << b.a[b.len - 1]; 
 for(i = b.len - 2 ; i >= 0 ; i--)
 { 
  cout.width(DLEN); 
  cout.fill('0'); 
  cout << b.a[i]; 
 } 
 return out;
}
BigNum BigNum::operator+(const BigNum & T) const   //兩個大數(shù)之間的相加運算
{
 BigNum t(*this);
 int i,big;      //位數(shù)   
 big = T.len > len ? T.len : len; 
 for(i = 0 ; i < big ; i++) 
 { 
  t.a[i] +=T.a[i]; 
  if(t.a[i] > MAXN) 
  { 
   t.a[i + 1]++; 
   t.a[i] -=MAXN+1; 
  } 
 } 
 if(t.a[big] != 0)
  t.len = big + 1; 
 else
  t.len = big;   
 return t;
}
BigNum BigNum::operator-(const BigNum & T) const   //兩個大數(shù)之間的相減運算 
{  
 int i,j,big;
 bool flag;
 BigNum t1,t2;
 if(*this>T)
 {
  t1=*this;
  t2=T;
  flag=0;
 }
 else
 {
  t1=T;
  t2=*this;
  flag=1;
 }
 big=t1.len;
 for(i = 0 ; i < big ; i++)
 {
  if(t1.a[i] < t2.a[i])
  { 
   j = i + 1; 
   while(t1.a[j] == 0)
    j++; 
   t1.a[j--]--; 
   while(j > i)
    t1.a[j--] += MAXN;
   t1.a[i] += MAXN + 1 - t2.a[i]; 
  } 
  else
   t1.a[i] -= t2.a[i];
 }
 t1.len = big;
 while(t1.a[len - 1] == 0 && t1.len > 1)
 {
  t1.len--; 
  big--;
 }
 if(flag)
  t1.a[big-1]=0-t1.a[big-1];
 return t1; 
} 
BigNum BigNum::operator*(const BigNum & T) const   //兩個大數(shù)之間的相乘運算 
{ 
 BigNum ret; 
 int i,j,up; 
 int temp,temp1;   
 for(i = 0 ; i < len ; i++)
 { 
  up = 0; 
  for(j = 0 ; j < T.len ; j++)
  { 
   temp = a[i] * T.a[j] + ret.a[i + j] + up; 
   if(temp > MAXN)
   { 
    temp1 = temp - temp / (MAXN + 1) * (MAXN + 1); 
    up = temp / (MAXN + 1); 
    ret.a[i + j] = temp1; 
   } 
   else
   { 
    up = 0; 
    ret.a[i + j] = temp; 
   } 
  } 
  if(up != 0) 
   ret.a[i + j] = up; 
 } 
 ret.len = i + j; 
 while(ret.a[ret.len - 1] == 0 && ret.len > 1)
  ret.len--; 
 return ret; 
} 
BigNum BigNum::operator/(const int & b) const   //大數(shù)對一個整數(shù)進行相除運算
{ 
 BigNum ret; 
 int i,down = 0;   
 for(i = len - 1 ; i >= 0 ; i--)
 { 
  ret.a[i] = (a[i] + down * (MAXN + 1)) / b; 
  down = a[i] + down * (MAXN + 1) - ret.a[i] * b; 
 } 
 ret.len = len; 
 while(ret.a[ret.len - 1] == 0 && ret.len > 1)
  ret.len--; 
 return ret; 
}
int BigNum::operator %(const int & b) const    //大數(shù)對一個int類型的變量進行取模運算    
{
 int i,d=0;
 for (i = len-1; i>=0; i--)
 {
  d = ((d * (MAXN+1))% b + a[i])% b;  
 }
 return d;
}
BigNum BigNum::operator^(const int & n) const    //大數(shù)的n次方運算
{
 BigNum t,ret(1);
 int i;
 if(n<0)
  exit(-1);
 if(n==0)
  return 1;
 if(n==1)
  return *this;
 int m=n;
 while(m>1)
 {
  t=*this;
  for( i=1;i<<1<=m;i<<=1)
  {
   t=t*t;
  }
  m-=i;
  ret=ret*t;
  if(m==1)
   ret=ret*(*this);
 }
 return ret;
}
bool BigNum::operator>(const BigNum & T) const   //大數(shù)和另一個大數(shù)的大小比較
{ 
 int ln; 
 if(len > T.len)
  return true; 
 else if(len == T.len)
 { 
  ln = len - 1; 
  while(a[ln] == T.a[ln] && ln >= 0)
   ln--; 
  if(ln >= 0 && a[ln] > T.a[ln])
   return true; 
  else
   return false; 
 } 
 else
  return false; 
}
bool BigNum::operator >(const int & t) const    //大數(shù)和一個int類型的變量的大小比較
{
 BigNum b(t);
 return *this>b;
}
void BigNum::print()    //輸出大數(shù)
{ 
 int i;   
 cout << a[len - 1]; 
 for(i = len - 2 ; i >= 0 ; i--)
 { 
  cout.width(DLEN); 
  cout.fill('0'); 
  cout << a[i]; 
 } 
 cout << endl;
}
int main(void)
{
 int i,n;
 BigNum x[101];      //定義大數(shù)的對象數(shù)組
 x[0]=1;
 for(i=1;i<101;i++)
  x[i]=x[i-1]*(4*i-2)/(i+1);
 while(scanf("%d",&n)==1 && n!=-1)
 {
  x[n].print();
 }
}