mirror of
https://hub.njuu.cf/TheAlgorithms/C-Plus-Plus.git
synced 2023-10-11 13:05:55 +08:00
split large_number class to a separate header file
This commit is contained in:
parent
70cd195f30
commit
a1997776c9
@ -1,97 +1,10 @@
|
|||||||
#include <iostream>
|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include <string.h>
|
||||||
#include <chrono>
|
#include <chrono>
|
||||||
#include <vector>
|
#include "large_number.h"
|
||||||
|
|
||||||
using namespace std;
|
using namespace std;
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
|
||||||
* Store large unsigned numbers as a C++ vector
|
|
||||||
* The class provides convenience functions to add a
|
|
||||||
* digit to the number, perform multiplication of
|
|
||||||
* large number with long unsigned integers.
|
|
||||||
**/
|
|
||||||
class large_number
|
|
||||||
{
|
|
||||||
public:
|
|
||||||
large_number() /**< initializer */
|
|
||||||
{
|
|
||||||
_digits.push_back(1);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
|
||||||
* add a digit to the large number
|
|
||||||
**/
|
|
||||||
void add_digit(unsigned int value)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (value > 9)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
fprintf(stderr, "digit > 9!!\n");
|
|
||||||
exit(EXIT_FAILURE);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
_digits.push_back(value);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
|
||||||
* Get number of digits in the number
|
|
||||||
**/
|
|
||||||
const size_t num_digits() const
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return _digits.size();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
|
||||||
* operator over load to access the
|
|
||||||
* i^th digit conveniently and also
|
|
||||||
* assign value to it
|
|
||||||
**/
|
|
||||||
unsigned char &operator[](size_t n)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return this->_digits[n];
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
|
||||||
* multiply large number with another integer and
|
|
||||||
* store the result in the same large number
|
|
||||||
**/
|
|
||||||
void multiply(const unsigned long n)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
size_t i;
|
|
||||||
unsigned long long carry = 0, temp;
|
|
||||||
for (i = 0; i < this->num_digits(); i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
temp = (*this)[i] * n;
|
|
||||||
temp += carry;
|
|
||||||
if (temp < 10)
|
|
||||||
carry = 0;
|
|
||||||
else
|
|
||||||
{
|
|
||||||
carry = temp / 10;
|
|
||||||
temp = temp % 10;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
(*this)[i] = temp;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
while (carry != 0)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
this->add_digit(carry % 10);
|
|
||||||
carry /= 10;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
|
||||||
* print the large number
|
|
||||||
**/
|
|
||||||
void print()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
for (size_t i = num_digits(); i > 0; i--)
|
|
||||||
putchar(_digits[i - 1] + '0');
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
|
||||||
vector<unsigned char> _digits; /**< where individual digits are stored */
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
bool test1()
|
bool test1()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
cout << "---- Check 1\t";
|
cout << "---- Check 1\t";
|
||||||
@ -99,7 +12,7 @@ bool test1()
|
|||||||
large_number result;
|
large_number result;
|
||||||
for (i = 2; i <= number; i++)
|
for (i = 2; i <= number; i++)
|
||||||
/* Multiply every number from 2 thru N */
|
/* Multiply every number from 2 thru N */
|
||||||
result.multiply(i);
|
result *= i;
|
||||||
|
|
||||||
const char *known_reslt = "3628800";
|
const char *known_reslt = "3628800";
|
||||||
|
|
||||||
@ -110,12 +23,12 @@ bool test1()
|
|||||||
return false;
|
return false;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
size_t N = result.num_digits();
|
const size_t N = result.num_digits();
|
||||||
for (i = 0; i < N; i++)
|
for (i = 0; i < N; i++)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (known_reslt[i] != (result[N - i - 1] + '0'))
|
if (known_reslt[i] != result.digit_char(i))
|
||||||
{
|
{
|
||||||
cerr << i << "^th digit mismatch! " << known_reslt[i] << " != " << result[N - i - 1] << endl;
|
cerr << i << "^th digit mismatch! " << known_reslt[i] << " != " << result.digit_char(i) << endl;
|
||||||
return false;
|
return false;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -131,7 +44,7 @@ bool test2()
|
|||||||
large_number result;
|
large_number result;
|
||||||
for (i = 2; i <= number; i++)
|
for (i = 2; i <= number; i++)
|
||||||
/* Multiply every number from 2 thru N */
|
/* Multiply every number from 2 thru N */
|
||||||
result.multiply(i);
|
result *= i;
|
||||||
|
|
||||||
const char *known_reslt = "93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000";
|
const char *known_reslt = "93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000";
|
||||||
|
|
||||||
@ -142,12 +55,12 @@ bool test2()
|
|||||||
return false;
|
return false;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
size_t N = result.num_digits();
|
const size_t N = result.num_digits();
|
||||||
for (i = 0; i < N; i++)
|
for (i = 0; i < N; i++)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (known_reslt[i] != (result[N - i - 1] + '0'))
|
if (known_reslt[i] != result.digit_char(i))
|
||||||
{
|
{
|
||||||
cerr << i << "^th digit mismatch! " << known_reslt[i] << " != " << result[N - i - 1] << endl;
|
cerr << i << "^th digit mismatch! " << known_reslt[i] << " != " << result.digit_char(i) << endl;
|
||||||
return false;
|
return false;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -177,19 +90,18 @@ int main(int argc, char *argv[])
|
|||||||
auto start_time = chrono::high_resolution_clock::now();
|
auto start_time = chrono::high_resolution_clock::now();
|
||||||
for (i = 2; i <= number; i++)
|
for (i = 2; i <= number; i++)
|
||||||
/* Multiply every number from 2 thru N */
|
/* Multiply every number from 2 thru N */
|
||||||
result.multiply(i);
|
result *= i;
|
||||||
auto end_time = chrono::high_resolution_clock::now();
|
auto end_time = chrono::high_resolution_clock::now();
|
||||||
chrono::duration<double> time_taken = end_time - start_time;
|
chrono::duration<double> time_taken = end_time - start_time;
|
||||||
|
|
||||||
cout << number << "! = ";
|
cout << number << "! = " << result << endl
|
||||||
result.print();
|
|
||||||
cout << endl
|
|
||||||
<< "Number of digits: " << result.num_digits() << endl
|
<< "Number of digits: " << result.num_digits() << endl
|
||||||
<< "Time taken: " << time_taken.count() << " s"
|
<< "Time taken: " << time_taken.count() << " s"
|
||||||
<< endl;
|
<< endl;
|
||||||
|
|
||||||
test1();
|
test1();
|
||||||
test2();
|
test2();
|
||||||
|
result.test();
|
||||||
|
|
||||||
return 0;
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
323
others/large_number.h
Normal file
323
others/large_number.h
Normal file
@ -0,0 +1,323 @@
|
|||||||
|
/**
|
||||||
|
* @author Krishna Vedala
|
||||||
|
* @email krishna (dot) vedala (at) ieee (dot) org
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifndef __LARGE_NUMBER__
|
||||||
|
#define __LARGE_NUMBER__
|
||||||
|
#include <type_traits>
|
||||||
|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include <cassert>
|
||||||
|
#include <vector>
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Store large unsigned numbers as a C++ vector
|
||||||
|
* The class provides convenience functions to add a
|
||||||
|
* digit to the number, perform multiplication of
|
||||||
|
* large number with long unsigned integers.
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
class large_number
|
||||||
|
{
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
large_number() /**< initializer */
|
||||||
|
{
|
||||||
|
_digits.push_back(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
large_number(unsigned long n) /**< initializer */
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned long carry = n;
|
||||||
|
do
|
||||||
|
{
|
||||||
|
add_digit(carry % 10);
|
||||||
|
carry /= 10;
|
||||||
|
} while (carry != 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
large_number(const large_number &a) /**< initializer */
|
||||||
|
{
|
||||||
|
_digits = a._digits;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
large_number(const std::vector<unsigned char> &vec) /**< initializer */
|
||||||
|
{
|
||||||
|
_digits = vec;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Function to check implementation
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
static bool test()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cout << "------ Checking `large_number` class implementations\t" << std::endl;
|
||||||
|
large_number a(40);
|
||||||
|
a *= 10;
|
||||||
|
if (a != large_number(400))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cerr << "\tFailed 1/5 (" << a << "!=400)" << std::endl;
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::cout << "\tPassed 1/5...";
|
||||||
|
a += 120;
|
||||||
|
if (a != large_number(520))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cerr << "\tFailed 2/5 (" << a << "!=520)" << std::endl;
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::cout << "\tPassed 2/5...";
|
||||||
|
a *= 10;
|
||||||
|
if (a != large_number(5200))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cerr << "\tFailed 3/5 (" << a << "!=5200)" << std::endl;
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::cout << "\tPassed 3/5...";
|
||||||
|
++a;
|
||||||
|
if (a != large_number(5201))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cerr << "\tFailed 4/5 (" << a << "!=5201)" << std::endl;
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::cout << "\tPassed 4/5...";
|
||||||
|
a++;
|
||||||
|
if (a != large_number(5202))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cerr << "\tFailed 5/5 (" << a << "!=5202)" << std::endl;
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::cout << "\tPassed 5/5..." << std::endl;
|
||||||
|
return true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* add a digit at MSB to the large number
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
void add_digit(unsigned int value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (value > 9)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cerr << "digit > 9!!\n";
|
||||||
|
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
_digits.push_back(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Get number of digits in the number
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
const size_t num_digits() const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return _digits.size();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator over load to access the
|
||||||
|
* i^th digit conveniently and also
|
||||||
|
* assign value to it
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
inline unsigned char &operator[](size_t n)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return this->_digits[n];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
inline const unsigned char &operator[](size_t n) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return this->_digits[n];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to compare two numbers
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
friend std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const large_number &a)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (size_t i = a.num_digits(); i > 0; i--)
|
||||||
|
out << a[i - 1] + '0';
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to compare two numbers
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
friend bool operator==(const large_number &a, const large_number b)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
size_t N = a.num_digits();
|
||||||
|
if (N != b.num_digits())
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < N; i++)
|
||||||
|
if (a[i] != b[i])
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
return true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to compare two numbers
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
friend bool operator!=(const large_number &a, const large_number b)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return !(a == b);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to increment (prefix)
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
large_number &operator++()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
this->add((unsigned int)1);
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to increment (postfix)
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
large_number &operator++(int)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
large_number tmp(_digits);
|
||||||
|
++(*this);
|
||||||
|
return tmp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to add
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
template <class T>
|
||||||
|
large_number &operator+=(T &n)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (std::is_same<T, large_number>::value) // if adding with another large_number
|
||||||
|
{
|
||||||
|
large_number *b = &n;
|
||||||
|
const size_t max_L = std::max(this->num_digits(), b->num_digits());
|
||||||
|
unsigned int carry = 0, temp;
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < max_L; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
temp += carry;
|
||||||
|
if (i < b->num_digits())
|
||||||
|
temp += (*b)[i];
|
||||||
|
if (i < this->num_digits())
|
||||||
|
temp += (*this)[i];
|
||||||
|
if (temp < 10)
|
||||||
|
carry = 0;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
carry = temp / 10;
|
||||||
|
temp = temp % 10;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (i < this->num_digits())
|
||||||
|
(*this)[i] = temp;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
this->add_digit(temp);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
while (carry != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (i < this->num_digits())
|
||||||
|
(*this)[i] = carry % 10;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
this->add_digit(carry % 10);
|
||||||
|
carry /= 10;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static_assert(std::is_integral<T>::value, "Must be integer addition unsigned integer types.");
|
||||||
|
// typedef typename std::make_unsigned<T>::type T2;
|
||||||
|
this->add(b);
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// /**
|
||||||
|
// * operator overload to increment
|
||||||
|
// **/
|
||||||
|
// friend large_number &operator+(large_number a, const large_number b)
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// const size_t max_L = std::max(a.num_digits(), b.num_digits());
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a;
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* operator overload to increment
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
template <class T>
|
||||||
|
large_number &operator*=(const T n)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
static_assert(std::is_integral<T>::value, "Must be integer addition unsigned integer types.");
|
||||||
|
this->multiply(n);
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* returns i^th digit as an ASCII character
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
const char digit_char(size_t i) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return _digits[num_digits() - i - 1] + '0';
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* multiply large number with another integer and
|
||||||
|
* store the result in the same large number
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
template <class T>
|
||||||
|
void multiply(const T n)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
static_assert(std::is_integral<T>::value, "Can only have integer types.");
|
||||||
|
// assert(!(std::is_signed<T>::value)); //, "Implemented only for unsigned integer types.");
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t i;
|
||||||
|
unsigned long long carry = 0, temp;
|
||||||
|
for (i = 0; i < this->num_digits(); i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
temp = (*this)[i] * n;
|
||||||
|
temp += carry;
|
||||||
|
if (temp < 10)
|
||||||
|
carry = 0;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
carry = temp / 10;
|
||||||
|
temp = temp % 10;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
(*this)[i] = temp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
while (carry != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
this->add_digit(carry % 10);
|
||||||
|
carry /= 10;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* add large number with another integer and
|
||||||
|
* store the result in the same large number
|
||||||
|
**/
|
||||||
|
template <class T>
|
||||||
|
void add(const T n)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
static_assert(std::is_integral<T>::value, "Can only have integer types.");
|
||||||
|
// static_assert(!(std::is_signed<T>::value), "Implemented only for unsigned integer types.");
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t i = 0;
|
||||||
|
long long carry = n;
|
||||||
|
|
||||||
|
while (carry != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (i < this->num_digits())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
carry += (*this)[i];
|
||||||
|
(*this)[i] = carry % 10;
|
||||||
|
i++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
this->add_digit(carry % 10);
|
||||||
|
carry /= 10;
|
||||||
|
if (carry == 0)
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<unsigned char> _digits; /**< where individual digits are stored */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
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