WV 27 大數階乘演算法7 入門篇之二

2021-06-28 12:27:02 字數 2327 閱讀 9542

入門篇之二

在《大數階乘之計算從入門到精通―入門篇之一》中,我們給出乙個計算階乘的程式,它採用char型陣列存貯大數,1個元素表示1位十進位制數字,在計算時,一次乘法可計算一位數字和乙個整數的乘積。該演算法具有簡單直觀的優點,但缺點也是明顯的,速度不快,占用記憶體空間也較多,本文將給出乙個改後的程式,有效的克服了這些缺點。

學過80x86彙編的人都知道,8086/8088的cpu可對兩個16位元的數相乘,其結果為32位元,80386及其後的32位cpu可對兩個32位元的數相乘,結果為64位元(以下寫作bit)。8086 cpu等16位cpu已完全淘汰,這是不去討論它。在32位c語言編譯器中,unsigned long(dword)型變數可以表示乙個32bit的整數,unsigned short(word)型變數可表示乙個16bit的整數。兩個65535以內的數相乘,其結果完全可以存貯在乙個unsigned long變數中。另外,在好多32位編譯器中,也提供了64bit的整數型別(如在vc中,unsigned __int64可表示乙個64bit的整數,在gcc中,long long可表示乙個64位的整數)。同理兩個40億以內的數相乘,其結果可以用乙個unsigned __int64 型的變數來儲存。讓乙個具有一次可計算兩個32bit數乘法能力的cpu一次只計算1個1位10進製數和乙個整數的乘法,實在是一種浪費。下面我們提出兩種大數的表示法和運算方法。

第一種方法:用word型陣列表示大數,用dword型變數表示兩個word型變數的乘積。陣列的每個元素表示4位十進位制數。在運算時,從這個數的最後乙個元素開始,依次乘以當前乘數並加上上次的進製,其和的低4位數依然存在原位置,高幾位向前進製。當乘數i小於42萬時,其乘積加上進製可以用乙個dword型變數表示,故這個程式可以計算上到42萬的階乘,當計算42萬的階乘時,占用記憶體空間小於1.1兆位元組。至於速度,在計算1000/10000的階乘時,在迅馳1.7g電腦約需0.015/0.86秒。

#include "stdlib.h"

#include "stdio.h"

#include "math.h"

#define pi 3.1415926535897932384626433832795

#define rad 10000

typedef unsigned long dword;

typedef unsigned short word;

//用stirling公式估算結果長度,稍微算得大一點

dword calcresultlen(dword n,dword rad)

void calcfac1(dword n)

//---計算並分配所需的儲存空間

len=calcresultlen(n,rad);

buff=(word*)malloc( sizeof(word)*len);

if (buff==null)

return ;

//以下**計算n!

phead=ptail=buff+len-1;

for (*ptail=1,i=2;i<=n;i++)

while (carry>0)

}//顯示計算結果

printf("%d!=%d",n,*phead);

for (p=phead+1;p<=ptail;p++)

printf("%04d",*p);

printf("/n");

free(buff);//釋放分配的記憶體

}int main(int argc, char* argv)

#define ten9 1000000000

void calcfac2(dword n)

//---計算並分配所需的儲存空間

t=gettickcount();

len=calcresultlen(n,ten9);

buff=(dword*)malloc( sizeof(dword)*len);

if (buff==null)

return ;

//以下**計算n!

phead=ptail=buff+len-1;

for (*ptail=1,i=2;i<=n;i++)

while (carry>0)

}t=gettickcount()-t;

//顯示計算結果

printf("it take %d ms/n",t);

printf("%d!=%d",n,*phead);

for (p=phead+1;p<=ptail;p++)

printf("%09d",*p);

printf("/n");

free(buff);//釋放分配的記憶體

}

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