分治法求解大整數相乘問題

2021-10-21 11:49:08 字數 1547 閱讀 8914

【問題描述】 設x和y都是n位的大整數,現在要計算它們的乘積xy。

【提示】採用分治法求解兩個十進位製大整數的乘法,以提高乘法的效率,減少乘法次數。

計算公式為:

xy=ac10n+[(a-b)(d-c)+ac+bd]10n/2+bd

下面的例子演示了分治演算法的計算過程。

設x=314l,y=5327,用上述演算法計算xy的計算過程可列表如下,其中帶』號的數值是在計算完成ac,bd,和(a-b)(d-c)之後才填入的。

x=3141 a=31 b=41 a-b=-10

y=5327 c=53 d=27 d-c=-26

ac=(1643)』

bd=(1107)』

(a-b)(d-c)=(260)』

xy=(1643)『104+[(1643)』+(260)』+(1107)』]102+(1107)』

=(16732107)』

a=31 a1=3 b1=1 a1-b1=2

c=53 c1=5 d1=3 d1-c1=-2

a1c1=15 b1d1=3 (a1-b1)(d1-c1)=-4

ac=1500+(15+3-4)10+3=1643

b=41 a2=4 b2=1 a2-b2=3

d=27 c2=2 d2=7 d2-c2=5

a2c2=8 b2d2=7 (a2-b2)(d2-c2)=15

bd=800+(8+7+15)10+7=1107

|a-b|=10 a3=1 b3=0 a3-b3=1

|d-c|=26 c3=2 d3=6 d3-c3=4

a3c3=2 b3d3=0 (a3-b3)(d3-c3)=4

(a-b)(d-c)=200+(2+0+4)10+0=260

【演算法時間複雜度分析】

該演算法僅需做3次n/2位整數的乘法(ac,bd和(a-b)(d-c)),6次加、減法和2次移位的運算。所以,該演算法時間複雜度為:

t(n)=o(nlog3)=o(n1.59)

//**如下

/*函式功能:分治法求兩個n為的整數的乘積

輸入引數:x,y分別為兩個n位整數

演算法思想:

時間複雜度為:t(n)=o(nlog3)=o(n1.59)

*/#include

#include

using

namespace std;

#define sign(a) ((a > 0) ? 1 : -1)

intintegermultiply

(int x,

int y,

int n)

//引數為大整數 x,y及它們相同的位數 n

}int

main()

cout <<

"x * y = "

<<

integermultiply

(x, y, n)

<< endl;

cout <<

"x * y = "

<< x * y << endl;

return0;

}

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