C#，《小白学程序》第二十七课：大数四则运算之“运算符重载”的算法及源程序

1 文本格式

using System;
using System.Text;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

/// <summary>
/// 大数的四则（加减乘除）运算
/// 及其运算符重载（取余数）
/// </summary>
public class BigNumber
{
    private string Buffer { get; set; } = "";
    private string Sign { get; set; } = "";
    public BigNumber(int n) { Next(n); }
    public BigNumber(string b, string s = "")
    {
        Buffer = b;
        Sign = s;
    }
    public BigNumber Clone()
    {
        BigNumber r = new BigNumber(Buffer, Sign);
        return r;
    }
    public int Length { get { return Buffer.Length; } }

    /// <summary>
    /// 随机生成任意长度的大数（BigNumber）
    /// </summary>
    /// <param name="n">位数</param>
    /// <returns></returns>
    public void Next(int n)
    {
        Random rnd = new Random();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.Append((rnd.Next(9) + 1).ToString());
        for (int i = 1; i < n; i++)
        {
            sb.Append((rnd.Next(10)).ToString());
        }
        Buffer = sb.ToString();
    }

    /// <summary>
    /// 字符串型的数字转为数组(低位（右）在前)
    /// </summary>
    /// <param name="a"></param>
    /// <param name="n">最大位数，后面留0</param>
    /// <returns></returns>
    public static int[] string_to_digitals(string a, int n)
    {
        char[] c = a.ToCharArray();
        int[] d = new int[n];
        for (int i = a.Length - 1, j = 0; i >= 0; i--)
        {
            if (c[i] == '-') continue;
            d[j++] = c[i] - '0';
        }
        return d;
    }

    /// <summary>
    /// 数组型数字转为字符串型(低位（右）在前)
    /// </summary>
    /// <param name="d"></param>
    /// <returns></returns>
    public static string digitals_to_string(int[] d)
    {
        int n = d.Length;
        int k = n - 1;
        while ((k >= 0) && (d[k] == 0)) k--;
        if (k >= 0)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (; k >= 0; k--) sb.Append(d[k]);
            return sb.ToString();
        }
        else
        {
            return "0";
        }
    }

    /// <summary>
    /// 大数加法 c = a + b
    /// </summary>
    /// <param name="a"></param>
    /// <param name="b"></param>
    /// <returns></returns>
    public static string big_integer_plus(string a, string b)
    {
        int n = Math.Max(a.Length, b.Length) + 1;
        // 位数不长的数字直接计算
        if (n <= 18)
        {
            return (ulong.Parse(a) + ulong.Parse(b)).ToString();
        }

        int[] da = string_to_digitals(a, n);
        int[] db = string_to_digitals(b, n);

        int[] dc = new int[n];
        Array.Copy(da, dc, n);
        for (int i = 0; i < (n - 1); i++)
        {
            dc[i] = dc[i] + db[i];
            if (dc[i] > 9)
            {
                dc[i] -= 10;
                dc[i + 1] += 1;
            }
        }
        return digitals_to_string(dc);
    }

    /// <summary>
    /// 大数减法 c = a - b
    /// </summary>
    /// <param name="a"></param>
    /// <param name="b"></param>
    /// <returns></returns>
    public static string big_integer_subtract(string a, string b)
    {
        int na = a.Length;
        int nb = b.Length;
        int n = Math.Max(na, nb) + 1;
        if (n <= 18)
        {
            return (ulong.Parse(a) - ulong.Parse(b)).ToString();
        }
        int[] da = string_to_digitals(a, n);
        int[] db = string_to_digitals(b, n);

        for (int i = 0; i < na; i++)
        {
            da[i] -= db[i];
            if (da[i] < 0)
            {
                da[i] += 10;
                da[i + 1] -= 1;
            }
        }
        return digitals_to_string(da);
    }

    /// <summary>
    /// 大数乘法 c = a * b
    /// </summary>
    /// <param name="a"></param>
    /// <param name="b"></param>
    /// <returns></returns>
    public static string big_integer_multiply(string a, string b)
    {
        int na = a.Length;
        int nb = b.Length;
        int n = na + nb + 1;
        int[] da = string_to_digitals(a, n);
        int[] db = string_to_digitals(b, n);

        int[] dc = new int[n];
        for (int i = 0; i < na; i++)
        {
            for (int j = 0; j < nb; j++)
            {
                dc[i + j] += da[i] * db[j];
            }
        }
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            if (dc[i] >= 10)
            {
                dc[i + 1] += (dc[i] / 10);
                dc[i] %= 10;
            }
        }

        return digitals_to_string(dc);
    }

    /// <summary>
    /// 比较a，b的大小，返回1，0，-1
    /// 数据从低位（右）往高位（左）存储;
    /// </summary>
    /// <param name="a"></param>
    /// <param name="b"></param>
    /// <returns></returns>
    public static int big_integer_compare(int[] a, int[] b)
    {
        for (int i = a.Length - 1; i >= 0; i--)
        {
            if (a[i] > b[i]) return 1;
            else if (a[i] < b[i]) return -1;
        }
        return 0;
    }

    public static int big_integer_compare(string a, string b)
    {
        int n = Math.Max(a.Length, b.Length);
        int[] da = string_to_digitals(a, n);
        int[] db = string_to_digitals(a, n);
        return big_integer_compare(da, db);
    }

    /// <summary>
    /// 大数除法 c = a / b % d
    /// c 为商，d 为余数。
    /// </summary>
    /// <param name="a"></param>
    /// <param name="b"></param>
    /// <param name="d">余数</param>
    /// <returns>商c</returns>
    public static string big_integer_divide(string a, string b, out string d)
    {
        int n = a.Length;
        int[] db = string_to_digitals(b, n);

        string q = a;
        List<string> p = new List<string>();
        int[] dq = string_to_digitals(q, n);
        while (big_integer_compare(dq, db) >= 0)
        {
            int len = q.Length - b.Length;
            string v2 = b + String.Join("", new int[len]);
            int[] dv = string_to_digitals(v2, n);
            if (big_integer_compare(dq, dv) < 0)
            {
                len--;
                v2 = b + String.Join("", new int[len]);
                dv = string_to_digitals(v2, n);
            }

            string v1 = "1" + String.Join("", new int[len]);
            while (big_integer_compare(dq, dv) >= 0)
            {
                p.Add(v1);
                q = big_integer_subtract(q, v2);
                dq = string_to_digitals(q, n);
            }
        }

        d = q;

        string r = p[0];
        for (int i = 1; i < p.Count; i++)
        {
            r = big_integer_plus(r, p[i]);
        }
        return r;
    }

    #region 四则运算符（含取余数）重载

    // 运算符重载是一种常用的编程技术。
    // 用于支持“非数值类型的数据（比如类）”以常用的运算符 +-*/% 等等进行运算，使得代码简约直观。
    // 没有运算符重载的语言（比如golang）一般都不适合数值计算。

    public static BigNumber operator +(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return new BigNumber(big_integer_plus(a.Buffer, b.Buffer));
    }
    public static BigNumber operator -(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        if (a > b || a == b)
            return new BigNumber(big_integer_subtract(a.Buffer, b.Buffer));
        else
            return new BigNumber(big_integer_subtract(b.Buffer, a.Buffer), "-");
    }
    public static BigNumber operator *(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return new BigNumber(big_integer_multiply(a.Buffer, b.Buffer));
    }
    public static BigNumber operator /(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return new BigNumber(big_integer_divide(a.Buffer, b.Buffer, out string _));
    }
    public static BigNumber operator %(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        string c = big_integer_divide(a.Buffer, b.Buffer, out string d);
        return new BigNumber(d);
    }
    public static bool operator >(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) > 0;
    }
    public static bool operator <(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) < 0;
    }
    public static bool operator ==(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) == 0;
    }
    public static bool operator !=(BigNumber a, BigNumber b)
    {
        return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) != 0;
    }
    public static bool Equals(BigNumber a, BigNumber b) { return (a == b); }

    public override string ToString()
    {
        return Sign + Buffer;
    }
    #endregion
}
 

2 代码格式

using System;
using System.Text;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;/// <summary>
/// 大数的四则（加减乘除）运算
/// 及其运算符重载（取余数）
/// </summary>
public class BigNumber
{private string Buffer { get; set; } = "";private string Sign { get; set; } = "";public BigNumber(int n) { Next(n); }public BigNumber(string b, string s = ""){Buffer = b;Sign = s;}public BigNumber Clone(){BigNumber r = new BigNumber(Buffer, Sign);return r;}public int Length { get { return Buffer.Length; } }/// <summary>/// 随机生成任意长度的大数（BigNumber）/// </summary>/// <param name="n">位数</param>/// <returns></returns>public void Next(int n){Random rnd = new Random();StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.Append((rnd.Next(9) + 1).ToString());for (int i = 1; i < n; i++){sb.Append((rnd.Next(10)).ToString());}Buffer = sb.ToString();}/// <summary>/// 字符串型的数字转为数组(低位（右）在前)/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="n">最大位数，后面留0</param>/// <returns></returns>public static int[] string_to_digitals(string a, int n){char[] c = a.ToCharArray();int[] d = new int[n];for (int i = a.Length - 1, j = 0; i >= 0; i--){if (c[i] == '-') continue;d[j++] = c[i] - '0';}return d;}/// <summary>/// 数组型数字转为字符串型(低位（右）在前)/// </summary>/// <param name="d"></param>/// <returns></returns>public static string digitals_to_string(int[] d){int n = d.Length;int k = n - 1;while ((k >= 0) && (d[k] == 0)) k--;if (k >= 0){StringBuilder sb = new StringBuilder();for (; k >= 0; k--) sb.Append(d[k]);return sb.ToString();}else{return "0";}}/// <summary>/// 大数加法 c = a + b/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="b"></param>/// <returns></returns>public static string big_integer_plus(string a, string b){int n = Math.Max(a.Length, b.Length) + 1;// 位数不长的数字直接计算if (n <= 18){return (ulong.Parse(a) + ulong.Parse(b)).ToString();}int[] da = string_to_digitals(a, n);int[] db = string_to_digitals(b, n);int[] dc = new int[n];Array.Copy(da, dc, n);for (int i = 0; i < (n - 1); i++){dc[i] = dc[i] + db[i];if (dc[i] > 9){dc[i] -= 10;dc[i + 1] += 1;}}return digitals_to_string(dc);}/// <summary>/// 大数减法 c = a - b/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="b"></param>/// <returns></returns>public static string big_integer_subtract(string a, string b){int na = a.Length;int nb = b.Length;int n = Math.Max(na, nb) + 1;if (n <= 18){return (ulong.Parse(a) - ulong.Parse(b)).ToString();}int[] da = string_to_digitals(a, n);int[] db = string_to_digitals(b, n);for (int i = 0; i < na; i++){da[i] -= db[i];if (da[i] < 0){da[i] += 10;da[i + 1] -= 1;}}return digitals_to_string(da);}/// <summary>/// 大数乘法 c = a * b/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="b"></param>/// <returns></returns>public static string big_integer_multiply(string a, string b){int na = a.Length;int nb = b.Length;int n = na + nb + 1;int[] da = string_to_digitals(a, n);int[] db = string_to_digitals(b, n);int[] dc = new int[n];for (int i = 0; i < na; i++){for (int j = 0; j < nb; j++){dc[i + j] += da[i] * db[j];}}for (int i = 0; i < n; i++){if (dc[i] >= 10){dc[i + 1] += (dc[i] / 10);dc[i] %= 10;}}return digitals_to_string(dc);}/// <summary>/// 比较a，b的大小，返回1，0，-1/// 数据从低位（右）往高位（左）存储;/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="b"></param>/// <returns></returns>public static int big_integer_compare(int[] a, int[] b){for (int i = a.Length - 1; i >= 0; i--){if (a[i] > b[i]) return 1;else if (a[i] < b[i]) return -1;}return 0;}public static int big_integer_compare(string a, string b){int n = Math.Max(a.Length, b.Length);int[] da = string_to_digitals(a, n);int[] db = string_to_digitals(a, n);return big_integer_compare(da, db);}/// <summary>/// 大数除法 c = a / b % d/// c 为商，d 为余数。/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="b"></param>/// <param name="d">余数</param>/// <returns>商c</returns>public static string big_integer_divide(string a, string b, out string d){int n = a.Length;int[] db = string_to_digitals(b, n);string q = a;List<string> p = new List<string>();int[] dq = string_to_digitals(q, n);while (big_integer_compare(dq, db) >= 0){int len = q.Length - b.Length;string v2 = b + String.Join("", new int[len]);int[] dv = string_to_digitals(v2, n);if (big_integer_compare(dq, dv) < 0){len--;v2 = b + String.Join("", new int[len]);dv = string_to_digitals(v2, n);}string v1 = "1" + String.Join("", new int[len]);while (big_integer_compare(dq, dv) >= 0){p.Add(v1);q = big_integer_subtract(q, v2);dq = string_to_digitals(q, n);}}d = q;string r = p[0];for (int i = 1; i < p.Count; i++){r = big_integer_plus(r, p[i]);}return r;}#region 四则运算符（含取余数）重载// 运算符重载是一种常用的编程技术。// 用于支持“非数值类型的数据（比如类）”以常用的运算符 +-*/% 等等进行运算，使得代码简约直观。// 没有运算符重载的语言（比如golang）一般都不适合数值计算。public static BigNumber operator +(BigNumber a, BigNumber b){return new BigNumber(big_integer_plus(a.Buffer, b.Buffer));}public static BigNumber operator -(BigNumber a, BigNumber b){if (a > b || a == b)return new BigNumber(big_integer_subtract(a.Buffer, b.Buffer));elsereturn new BigNumber(big_integer_subtract(b.Buffer, a.Buffer), "-");}public static BigNumber operator *(BigNumber a, BigNumber b){return new BigNumber(big_integer_multiply(a.Buffer, b.Buffer));}public static BigNumber operator /(BigNumber a, BigNumber b){return new BigNumber(big_integer_divide(a.Buffer, b.Buffer, out string _));}public static BigNumber operator %(BigNumber a, BigNumber b){string c = big_integer_divide(a.Buffer, b.Buffer, out string d);return new BigNumber(d);}public static bool operator >(BigNumber a, BigNumber b){return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) > 0;}public static bool operator <(BigNumber a, BigNumber b){return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) < 0;}public static bool operator ==(BigNumber a, BigNumber b){return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) == 0;}public static bool operator !=(BigNumber a, BigNumber b){return big_integer_compare(a.Buffer, b.Buffer) != 0;}public static bool Equals(BigNumber a, BigNumber b) { return (a == b); }public override string ToString(){return Sign + Buffer;}#endregion
}

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一、问题背景 k8s部署两个服务,一个nginx&#xff0c;一个nacos, 服务信息如下(nacos有两个端口): 服务 serviceNameservice类型porttargetPort nodePortnginxmonitor-cp-nginxNodePort808031082nacosmonitor-cp-nacosClusterIP88488848-98489848- ng的default.conf配置文件…
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轻型载重汽车转向前桥总成系统毕业设计机械设计

轻型载重汽车转向前桥总成系统毕业设计机械设计

wx供重浩&#xff1a;创享日记 对话框发送&#xff1a;前桥 获取完整说明报告工程源文件 绪论 1.1 轻型载重汽车转向桥的设计意义 汽车是现代交通工具中用得最多&#xff0c;最普遍&#xff0c;也是最方便的交通运输工具。汽车转向系是汽车上的一个重要系统,它是汽车转向运动…
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SpringCloudAlibaba之Nacos的持久化和高可用——详细讲解

SpringCloudAlibaba之Nacos的持久化和高可用——详细讲解

目录 一、Nacos持久化 1.持久化说明 2.安装mysql数据库5.6.5以上版本(略) 3.修改配置文件 二、nacos高可用 1.集群说明 2.nacos集群架构图 2.集群搭建注意事项 3.集群规划 4.搭建nacos集群 5.安装Nginx 6.配置nginx conf配置文件 7.启动nginx进行测试即可 一、Nacos持久…
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【数据中台】开源项目（2）-Davinci可视应用平台

【数据中台】开源项目（2）-Davinci可视应用平台

1 平台介绍 Davinci 是一个 DVaaS&#xff08;Data Visualization as a Service&#xff09;平台解决方案&#xff0c;面向业务人员/数据工程师/数据分析师/数据科学家&#xff0c;致力于提供一站式数据可视化解决方案。既可作为公有云/私有云独立部署使用&#xff0c;也可作为…
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