C语言实现大数四则运算

一、简介

众所周知，C语言中INT类型是有限制，不能进行超过其范围的运算，而如果采用float类型进行运算，由于float在内存中特殊的存储形式，又失去了计算的进度。要解决整个问题，一种解决方法是通过字符串数组实现数据的存储，然后实现它们之间四则运算的函数。

二、数据结构

为了实现字符数组之间的运算，要考虑数值的正负性，数字的长度以及具体存储的数字

typedef struct num{
    int len;   //数值长度
    char symbol; //数字正负形
    int number[LEN]; //数组
}NUM,*SNUM;

三、函数

整个程序使用了一下的函数

SNUM expToNum(char exp[]);//将输入字符串转换为对应结构体
void reverse(int a[],int len);//数组逆序
int compareAbs(SNUM left,SNUM right);//比较两数绝对值大小
SNUM anti_add(SNUM left,SNUM right);//元加法
SNUM anti_sub(SNUM left,SNUM right);//元减法
SNUM add(SNUM left,SNUM right);  //加法
SNUM sub(SNUM left,SNUM right);  //减法
SNUM multiply(SNUM left,SNUM right); //乘法
SNUM divide(SNUM left,SNUM right); //除法
SNUM mod(SNUM left,SNUM right);//求摸运算 

函数的定义

 SNUM multiply(SNUM left,SNUM right){
     //left作为被乘数，right作为乘数
     SNUM mul = (struct num*)malloc(sizeof(struct num));
     int i,j;
     for(i=;i<LEN;i++){
         mul->number[i]=;
     }    

     if(left->symbol==right->symbol){
         mul->symbol='+';
     }else{
         mul->symbol='-';
     }

     for(i=;i<right->len;i++){
         for(j=;j<left->len;j++){
             mul->number[i+j]+=left->number[j]*right->number[i];
         }
     } 

 //    //进位化简
      int len = left->len+right->len-; //长度

 //
      for(i=;i<len;i++){
             mul->number[i+]+=mul->number[i]/;
             mul->number[i]%=;

             if(i==len-){
                 if(mul->number[i+]!=){ //还存在高位
                     len++;
                 }else{ //进位完毕，退出
                     break;
                 }
             }
      } 

 //     //舍去多余0位
     for(i=len-;i>=;i--){
          if(mul->number[i]==){
              len--;
          }else{
              break;
          }
      }
      if(len==){
          len=;
      }

      mul->len=len;

     free(left);
     free(right);
     return mul;
 }

 //减一个数等于加上一个数的相反数
 SNUM sub(SNUM left,SNUM right){
     right->symbol=(right->symbol=='+'?'-':'+');
     return add(left,right);
 }

 //比较两数绝对值大小
 int compareAbs(SNUM left,SNUM right){
     if(left->len>right->len){   //left的位数更多
         return ;
     }else if(left->len<right->len){ //right的位数更多
         return -;
     }else{
         int i=left->len-;
         while(i>=){   //从高位开始比较
             if(left->number[i]>right->number[i]){
                 return ;
             }
             if(left->number[i]<right->number[i]){
                 return -;
             }
             i--;
         }
         return ; //两者绝对值相等
     }
 }

 SNUM expToNum(char exp[]){

     SNUM temp=(struct num*)malloc(sizeof(struct num));

     int locan=;
     //确定正负号
     if(exp[]=='+'||exp[]=='-'){
           temp->symbol=exp[];
           locan++;
     }else{
           temp->symbol='+';
     }

     //输入到数组
     int count=;
     while(exp[locan]!='\0'){
         temp->number[count]=exp[locan]-'';
         locan++;
         count++;
     }

     int i=count;
     for(i=count;i<LEN-;i++){
         temp->number[i]=;
     }

     temp->len=count;

     //数组逆序从个位开始计算
     reverse(temp->number,temp->len);

     return temp;
 }

 //数组逆序
 void reverse(int a[],int len){
     int i,temp;
     for(i=;i<len/;i++){
         temp = a[i];
         a[i] = a[len--i];
         a[len--i] = temp;
     }
 }

 //元加法，假设left和right都为正数或0
 SNUM anti_add(SNUM left,SNUM right){
     int i=;

     while(i<left->len||i<right->len){
         int sum=;
         sum=left->number[i]+right->number[i];
         if(sum>=){
             left->number[i]=sum%;
             left->number[i+]+=sum/;   //进位
         }else{
             left->number[i]=sum;   //不进位
         }

         i++;
     }

     if(left->number[i]!=){
         i+=;
     }

     left->len=i;
     return left;
 }

 //实现正数或负数的加法
 SNUM add(SNUM left,SNUM right){
     SNUM temp;
     if(left->symbol==right->symbol){
         temp = anti_add(left,right);
     }else{
         if(compareAbs(left,right)>=){
                temp = anti_sub(left,right);

         }else{
              temp = anti_sub(right,left);
         }
     }
     return temp;
 }

 //元减法,假设left>=right，left和right均为正数或0
 SNUM anti_sub(SNUM left,SNUM right){
      int i=;
      int count=;
      while(i<left->len){
          int temp = left->number[i]-right->number[i];
          if(temp<){
               left->number[i+]-=;
               left->number[i]=temp+; //退位
          }else{
               left->number[i]=temp;
          }

              count+=;

          i++;
      }

      //舍掉多余的0
      for(i=count-;i>=;i--){
          if(left->number[i]==){
              count--;
          }else{
              break;
          }
      } 

      if(count==){
          count++;
      }

      left->len=count;
      return left;

 }