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巧用數(shù)組實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)整數(shù)的精確計(jì)算
摘 要：本文闡述了利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)整數(shù)的算法
關(guān)鍵詞： 數(shù)組 算法 VB
Abstract：Use array to realize the precise calculate of longteger
Key words：array arithmetic VB
1、前言
我們都知道，計(jì)算機(jī)的一個(gè)最重要的功能就是進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。利用一些標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)函數(shù)和運(yùn)算符號(hào)可以進(jìn)行任何復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，數(shù)學(xué)運(yùn)算對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)當(dāng)然也是十分輕松的事情。但由于計(jì)算機(jī)內(nèi)存空間的限制等原因，計(jì)算機(jī)在計(jì)算很大的數(shù)據(jù)時(shí)，往往是用科學(xué)記數(shù)法表示。比如在VB6.0和其他的一些高級(jí)編程語(yǔ)言中，計(jì)算機(jī)所能處理的長(zhǎng)整數(shù)的范圍是從-2,147,483,648 到 2,147,483,647。也就是說(shuō)超出這個(gè)范圍的整數(shù)計(jì)算機(jī)就不能處理甚至不能識(shí)別了，那時(shí)計(jì)算機(jī)就會(huì)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為科學(xué)記數(shù)法后再進(jìn)行處理，比如1.398865E19，它表示1.398865乘以10的19次方。
假如我們需要知道兩個(gè)很大的整數(shù)相乘的精確結(jié)果呢？看起來(lái)是很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不支持很長(zhǎng)的位數(shù)計(jì)算。然而，我們只要愿意去做，拿一張紙和一枝筆一步一步地進(jìn)行人工計(jì)算，最后總能得到精確結(jié)果.我們能不能把我們?nèi)斯び?jì)算的方法告訴計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)來(lái)完成這些計(jì)算工作呢？答案是肯定的。我們可以找出一個(gè)算法，讓計(jì)算機(jī)來(lái)模擬我們?nèi)斯び?jì)算的方式進(jìn)行計(jì)算，并且也不會(huì)超出計(jì)算機(jī)的整數(shù)計(jì)算范圍。本文就是通過(guò)對(duì)人工計(jì)算步驟的分析和模擬，最后找出一個(gè)算法，用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)整數(shù)的精確計(jì)算。
2、人工計(jì)算步驟的分析和模擬
首先我們來(lái)分析一下人工進(jìn)行乘法計(jì)算的過(guò)程。例如：347×78=27066
a 347
b × 78
c1 2776
c2 2429
c 27066
為了便于說(shuō)明，我們用a表示被乘數(shù)，用b表示乘數(shù)，用c表示結(jié)果。并且把個(gè)位數(shù)定義成第一位，十位數(shù)定義成第二位，依次類(lèi)推。
人工計(jì)算過(guò)程為：
1. 用b的第一位依次去乘a的各位，中間結(jié)果放在c1中，最后的c1要累加進(jìn)結(jié)果c中，而且c1的第n位要累加到c的第n位。
2. 用b的第二位依次去乘a的各位，中間結(jié)果放在c2中，最后的c2也要累加進(jìn)結(jié)果c中，而且c2的第n位要累加在c的第n 1位。
3. 假如b的位數(shù)很長(zhǎng)的話(huà)，按上面的方式，用b的第m位依次去乘a的各位，中間結(jié)果放在cm中，最后的cm要累加進(jìn)結(jié)果c中，而且cm的第n位要累加在c的第n m-1中。
4. 把c1、c2……cm 都累加成結(jié)果c,最后c的值就是a乘b的積。
這里有一點(diǎn)要注意，當(dāng)用b的第m位去乘a中的第k位時(shí)，有可能產(chǎn)生進(jìn)位，這時(shí)的進(jìn)位要累加在cm的第k 1位，也就是最后結(jié)果c中的n m k中。
3、程序算法：
現(xiàn)在我們來(lái)總結(jié)人工計(jì)算的算法，告訴計(jì)算機(jī)怎么按這個(gè)算法去計(jì)算。
前文已經(jīng)提過(guò)，太長(zhǎng)的整數(shù)計(jì)算機(jī)不能處理，所以我們首先要解決輸入和輸出的問(wèn)題。我們知道，計(jì)算機(jī)不能處理很長(zhǎng)的整數(shù)，但能處理很長(zhǎng)的字符串。所以我們把輸入和輸出都轉(zhuǎn)換成數(shù)字型字符串來(lái)處理。同時(shí)字符串沒(méi)有數(shù)字計(jì)算的能力，所以我們還要把字符串分拆成一個(gè)一個(gè)的數(shù)字，這樣計(jì)算機(jī)就既能計(jì)算，又能處理很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)了。
我們定義三個(gè)可變數(shù)組a(),b()和c()，其中a()存放被乘數(shù)的每一位，最低位（個(gè)位數(shù)）放在a(1)中，同樣地，b()存放乘數(shù)的每一位，c()存放結(jié)果。
由于c1、c2、一直到最后一個(gè)中間結(jié)果最終都要累加進(jìn)結(jié)果c中，所以我們?cè)诔绦蛑锌梢灾苯影阎虚g結(jié)果cm直接累加到結(jié)果c()中，實(shí)際上c()中的每一單元都是一個(gè)累加器，當(dāng)一個(gè)單元c(n)中的結(jié)果大于9時(shí)，我們把c(n)對(duì)10的余數(shù)放在c(n)中，把c(n)整除10的結(jié)果累加進(jìn)c(n 1)中，這樣就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)位處理。
用乘數(shù)b的每一位去乘被乘數(shù)a的各位時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)，依次取出b的每一位。循環(huán)變量設(shè)為I，I從1遞增到b1(最高位)，步長(zhǎng)為1。
用b的任何一位數(shù)m去乘a的各位數(shù)，我們也設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)，依次取出a的各位。循環(huán)變量設(shè)為J，J從1遞增到a1(最高位)，步長(zhǎng)為1。這樣利用這個(gè)雙重循環(huán)就可以計(jì)算到a和b的每一位。把結(jié)果都累加進(jìn)c()中的相應(yīng)位中，最后從高位到低位逐位輸出數(shù)組c就得到我們所要的長(zhǎng)整數(shù)乘積。
源程序如下：
Dim a(), b(), c() As Byte '定義輸入和輸出數(shù)組
Sub Main()
ts = "整數(shù)乘法"
xx = InputBox("請(qǐng)輸入被乘數(shù)：", ts)
If xx = "" Then End
yy = InputBox("請(qǐng)輸入乘數(shù)", ts)
If yy = "" Then End
a1 = Len(xx) '取xx的位數(shù)
b1 = Len(yy) '取yy的位數(shù)
c1 = a1 b1 '確定結(jié)果的最大位數(shù)
ReDim a(a1), b(b1), c(c1) '重定義數(shù)組
For i = 1 To a
a(i) = Mid(xx, a1 - i 1, 1) '給數(shù)組a的每一位賦值
If Not IsNumeric(a(i)) Then '檢查輸入的合法性
MsgBox "被乘數(shù)輸入錯(cuò)誤", , ts
End
End If
Next i
For i = 1 To b1
b(i) = Mid(yy, b1 - i 1, 1) '給數(shù)組b的每一位賦值
If Not IsNumeric(b(i)) Then '檢查輸入的合法性
MsgBox "乘數(shù)輸入錯(cuò)誤", , ts
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