скрыть

скрыть

  Форум  

Delphi FAQ - Часто задаваемые вопросы

| Базы данных | Графика и Игры | Интернет и Сети | Компоненты и Классы | Мультимедиа |
| ОС и Железо | Программа и Интерфейс | Рабочий стол | Синтаксис | Технологии | Файловая система |



Google  
 

Огромные числа



Автор: Lloyd

Данный модуль использует массив байт для предоставления БОЛЬШИХ чисел. Бинарно-хранимые числа заключены в массив, где первый элемент является Наименьшим Значимым Байтом (Least Significant Byte - LSB), последний - Наибольшим Значимым Байтом (Most Significant Byte - MSB), подобно всем Intel-целочисленным типам.

Арифметика здесь использует не 10- или 2-тиричную, а 256-тиричную систему исчисления, чтобы каждый байт представлял одну (1) цифру.

Числа HugeInttype - Подписанные Числа (Signed Numbers).

При компиляции с директивой R+, ADD и MUL могут в определенных обстоятельствах генерировать "Arithmetic Overflow Error" (RunError(215)) - ошибка арифметического переполнения. В таком случае пользуйтесь переменной "HugeIntCarry".

Переменная "HugeIntDiv0" используется для проверки деления на ноль.

Используйте {$DEFINE HugeInt_xx } или поле "Conditional defines" (символ условного компилирования) в "Compiler options" (опции компилятора) для задания размерности, где xx должно быть равно 64, 32 или 16, в противном случае HugeIntSize будет равен 8 байтам.


unit HugeInts;
interface

const
{$IFDEF HugeInt_64 }

  HugeIntSize = 64;

{$ELSE}{$IFDEF HugeInt_32 }

  HugeIntSize = 32;
{$ELSE}{$IFDEF HugeInt_16 }

  HugeIntSize = 16;
{$ELSE}

  HugeIntSize = 8;
{$ENDIF}{$ENDIF}{$ENDIF}

  HugeIntMSB = HugeIntSize - 1;

type

  HugeInt = array[0..HugeIntMSB] of Byte;

const

  HugeIntCarry: Boolean = False;
  HugeIntDiv0: Boolean = False;

procedure HugeInt_Min(var a: HugeInt); { a := -a }
procedure HugeInt_Inc(var a: HugeInt); { a := a + 1 }
procedure HugeInt_Dec(var a: HugeInt); { a := a - 1 }

procedure HugeInt_Add(a, b: HugeInt; var R: HugeInt); { R := a + b }
procedure HugeInt_Sub(a, b: HugeInt; var R: HugeInt); { R := a - b }
procedure HugeInt_Mul(a, b: HugeInt; var R: HugeInt); { R := a * b }
procedure HugeInt_Div(a, b: HugeInt; var R: HugeInt); { R := a div b }
procedure HugeInt_Mod(a, b: HugeInt; var R: HugeInt); { R := a mod b }

function HugeInt_IsNeg(a: HugeInt): Boolean;
function HugeInt_Zero(a: HugeInt): Boolean;
function HugeInt_Odd(a: HugeInt): Boolean;

function HugeInt_Comp(a, b: HugeInt): Integer; {-1:a< 0; 1:a>}
procedure HugeInt_Copy(Src: HugeInt; var Dest: HugeInt); { Dest := Src }

procedure String2HugeInt(AString: string; var a: HugeInt);
procedure Integer2HugeInt(AInteger: Integer; var a: HugeInt);
procedure HugeInt2String(a: HugeInt; var S: string);

implementation

procedure HugeInt_Copy(Src: HugeInt; var Dest: HugeInt);
{ Dest := Src }
begin

  Move(Src, Dest, SizeOf(HugeInt));
end; { HugeInt_Copy }

function HugeInt_IsNeg(a: HugeInt): Boolean;
begin

  HugeInt_IsNeg := a[HugeIntMSB] and $80 > 0;
end; { HugeInt_IsNeg }

function HugeInt_Zero(a: HugeInt): Boolean;
var
  i: Integer;
begin

  HugeInt_Zero := False;
  for i := 0 to HugeIntMSB do
    if a[i] <> 0 then
      Exit;
  HugeInt_Zero := True;
end; { HugeInt_Zero }

function HugeInt_Odd(a: HugeInt): Boolean;
begin

  HugeInt_Odd := a[0] and 1 > 0;
end; { HugeInt_Odd }

function HugeInt_HCD(a: HugeInt): Integer;
var
  i: Integer;
begin

  i := HugeIntMSB;
  while (i > 0) and (a[i] = 0) do
    Dec(i);
  HugeInt_HCD := i;
end; { HugeInt_HCD }

procedure HugeInt_SHL(var a: HugeInt; Digits: Integer);
{ Перемещение байтов переменной "Digits" в левую часть,

байты "Digits" будут 'ослабевать' в MSB-части.
LSB-часть заполняется нулями. }
var
  t: Integer;
  b: HugeInt;
begin

  if Digits > HugeIntMSB then
    FillChar(a, SizeOf(HugeInt), 0)
  else if Digits > 0 then
  begin
    Move(a[0], a[Digits], HugeIntSize - Digits);
    FillChar(a[0], Digits, 0);
  end; { else if }
end; { HugeInt_SHL }

procedure HugeInt_SHR(var a: HugeInt; Digits: Integer);
var
  t: Integer;
begin

  if Digits > HugeIntMSB then
    FillChar(a, SizeOf(HugeInt), 0)
  else if Digits > 0 then
  begin
    Move(a[Digits], a[0], HugeIntSize - Digits);
    FillChar(a[HugeIntSize - Digits], Digits, 0);
  end; { else if }
end; { HugeInt_SHR }

procedure HugeInt_Inc(var a: HugeInt);
{ a := a + 1 }
var

  i: Integer;
  h: Word;
begin

  i := 0;
  h := 1;
  repeat
    h := h + a[i];
    a[i] := Lo(h);
    h := Hi(h);
    Inc(i);
  until (i > HugeIntMSB) or (h = 0);
  HugeIntCarry := h > 0;
{$IFOPT R+ }
  if HugeIntCarry then
    RunError(215);
{$ENDIF}
end; { HugeInt_Inc }

procedure HugeInt_Dec(var a: HugeInt);
{ a := a - 1 }
var
  Minus_1: HugeInt;
begin

  { самый простой способ }
  FillChar(Minus_1, SizeOf(HugeInt), $FF); { -1 }
  HugeInt_Add(a, Minus_1, a);
end; { HugeInt_Dec }

procedure HugeInt_Min(var a: HugeInt);
{ a := -a }
var
  i: Integer;
begin

  for i := 0 to HugeIntMSB do
    a[i] := not a[i];
  HugeInt_Inc(a);
end; { HugeInt_Min }

function HugeInt_Comp(a, b: HugeInt): Integer;
{ a = b: ==0; a > b: ==1; a < b: ==-1 }
var

  A_IsNeg, B_IsNeg: Boolean;
  i: Integer;
begin

  A_IsNeg := HugeInt_IsNeg(a);
  B_IsNeg := HugeInt_IsNeg(b);
  if A_IsNeg xor B_IsNeg then
    if A_IsNeg then
      HugeInt_Comp := -1
    else
      HugeInt_Comp := 1
  else
  begin
    if A_IsNeg then
      HugeInt_Min(a);
    if B_IsNeg then
      HugeInt_Min(b);
    i := HugeIntMSB;
    while (i > 0) and (a[i] = b[i]) do
      Dec(i);
    if A_IsNeg then { оба отрицательные! }
      if a[i] > b[i] then
        HugeInt_Comp := -1
      else if a[i] < b[i] then
        HugeInt_Comp := 1
      else
        HugeInt_Comp := 0
    else { оба положительные } if a[i] > b[i] then
        HugeInt_Comp := 1
      else if a[i] < b[i] then
        HugeInt_Comp := -1
      else
        HugeInt_Comp := 0;
  end; { else }
end; { HugeInt_Comp }

procedure HugeInt_Add(a, b: HugeInt; var R: HugeInt);
{ R := a + b }
var

  i: Integer;
  h: Word;
begin

  h := 0;
  for i := 0 to HugeIntMSB do
  begin
    h := h + a[i] + b[i];
    R[i] := Lo(h);
    h := Hi(h);
  end; { for }
  HugeIntCarry := h > 0;
{$IFOPT R+ }
  if HugeIntCarry then
    RunError(215);
{$ENDIF}
end; { HugeInt_Add }

procedure HugeInt_Sub(a, b: HugeInt; var R: HugeInt);
{ R := a - b }
var

  i: Integer;
  h: Word;
begin

  HugeInt_Min(b);
  HugeInt_Add(a, b, R);
end; { HugeInt_Sub }

procedure HugeInt_Mul(a, b: HugeInt; var R: HugeInt);
{ R := a * b }
var

  i, j, k: Integer;
  A_end, B_end: Integer;
  A_IsNeg, B_IsNeg: Boolean;
  h: Word;
begin

  A_IsNeg := HugeInt_IsNeg(a);
  B_IsNeg := HugeInt_IsNeg(b);
  if A_IsNeg then
    HugeInt_Min(a);
  if B_IsNeg then
    HugeInt_Min(b);
  A_End := HugeInt_HCD(a);
  B_End := HugeInt_HCD(b);
  FillChar(R, SizeOf(R), 0);
  HugeIntCarry := False;
  for i := 0 to A_end do
  begin
    h := 0;
    for j := 0 to B_end do
      if (i + j) < HugeIntSize then
      begin
        h := h + R[i + j] + a[i] * b[j];
        R[i + j] := Lo(h);
        h := Hi(h);
      end; { if }
    k := i + B_End + 1;
    while (k < HugeIntSize) and (h > 0) do
    begin
      h := h + R[k];
      R[k] := Lo(h);
      h := Hi(h);
      Inc(k);
    end; { while }
    HugeIntCarry := h > 0;
{$IFOPT R+}
    if HugeIntCarry then
      RunError(215);
{$ENDIF}
  end; { for }
  { если все хорошо... }
  if A_IsNeg xor B_IsNeg then
    HugeInt_Min(R);
end; { HugeInt_Mul }

procedure HugeInt_DivMod(var a: HugeInt; b: HugeInt; var R: HugeInt);
{ R := a div b  a := a mod b }
var

  MaxShifts, s, q: Integer;
  d, e: HugeInt;
  A_IsNeg, B_IsNeg: Boolean;
begin

  if HugeInt_Zero(b) then
  begin
    HugeIntDiv0 := True;
    Exit;
  end { if }
  else
    HugeIntDiv0 := False;
  A_IsNeg := HugeInt_IsNeg(a);
  B_IsNeg := HugeInt_IsNeg(b);
  if A_IsNeg then
    HugeInt_Min(a);
  if B_IsNeg then
    HugeInt_Min(b);
  if HugeInt_Comp(a, b) < 0 then
    { a<b; нет необходимости деления }
    FillChar(R, SizeOf(R), 0)
  else
  begin
    FillChar(R, SizeOf(R), 0);
    repeat
      Move(b, d, SizeOf(HugeInt));
      { сначала вычисляем количество перемещений (сдвигов) }
      MaxShifts := HugeInt_HCD(a) - HugeInt_HCD(b);
      s := 0;
      while (s <= MaxShifts) and (HugeInt_Comp(a, d) >= 0) do
      begin
        Inc(s);
        HugeInt_SHL(d, 1);
      end; { while }
      Dec(s);
      { Создаем новую копию b }
      Move(b, d, SizeOf(HugeInt));
      { Перемещаем (сдвигаем) d }
      HugeInt_ShL(d, S);
      { Для добавление используем e = -d, это быстрее чем вычитание d }
      Move(d, e, SizeOf(HugeInt));
      HugeInt_Min(e);
      Q := 0;
      { пока a >= d вычисляем a := a+-d и приращиваем Q}
      while HugeInt_Comp(a, d) >= 0 do
      begin
        HugeInt_Add(a, e, a);
        Inc(Q);
      end; { while }
      { Упс!, слишком много вычитаний; коррекция }
      if HugeInt_IsNeg(a) then
      begin
        HugeInt_Add(a, d, a);
        Dec(Q);
      end; { if }
      HugeInt_SHL(R, 1);
      R[0] := Q;
    until HugeInt_Comp(a, b) < 0;
    if A_IsNeg xor B_IsNeg then
      HugeInt_Min(R);
  end; { else }
end; { HugeInt_Div }

procedure HugeInt_DivMod100(var a: HugeInt; var R: Integer);
{ 256-тиричное деление - работает только с

положительными числами: R := a mod 100; a:= a div 100; }
var

  Q: HugeInt;
  S: Integer;
begin

  R := 0;
  FillChar(Q, SizeOf(Q), 0);
  S := HugeInt_HCD(a);
  repeat
    r := 256 * R + a[S];
    HugeInt_SHL(Q, 1);
    Q[0] := R div 100;
    R := R mod 100;
    Dec(S);
  until S < 0;
  Move(Q, a, SizeOf(Q));
end; { HugeInt_DivMod100 }

procedure HugeInt_Div(a, b: HugeInt; var R: HugeInt);
begin

  HugeInt_DivMod(a, b, R);
end; { HugeInt_Div }

procedure HugeInt_Mod(a, b: HugeInt; var R: HugeInt);
begin

  HugeInt_DivMod(a, b, R);
  Move(a, R, SizeOf(HugeInt));
end; { HugeInt_Mod }

procedure HugeInt2String(a: HugeInt; var S: string);

  function Str100(i: Integer): string;
  begin
    Str100 := Chr(i div 10 + Ord('0')) + Chr(i mod 10 + Ord('0'));
  end; { Str100 }
var

  R: Integer;
  Is_Neg: Boolean;
begin

  S := '';
  Is_Neg := HugeInt_IsNeg(a);
  if Is_Neg then
    HugeInt_Min(a);
  repeat
    HugeInt_DivMod100(a, R);
    Insert(Str100(R), S, 1);
  until HugeInt_Zero(a) or (Length(S) = 254);
  while (Length(S) > 1) and (S[1] = '0') do
    Delete(S, 1, 1);
  if Is_Neg then
    Insert('-', S, 1);
end; { HugeInt2String }

procedure String_DivMod256(var S: string; var R: Integer);
{ 10(00)-тиричное деление - работает только с

положительными числами: R := S mod 256; S := S div 256 }
var
  Q: string;
begin

  FillChar(Q, SizeOf(Q), 0);
  R := 0;
  while S <> '' do
  begin
    R := 10 * R + Ord(S[1]) - Ord('0');
    Delete(S, 1, 1);
    Q := Q + Chr(R div 256 + Ord('0'));
    R := R mod 256;
  end; { while }
  while (Q <> '') and (Q[1] = '0') do
    Delete(Q, 1, 1);
  S := Q;
end; { String_DivMod256 }

procedure String2HugeInt(AString: string; var a: HugeInt);
var

  i, h: Integer;
  Is_Neg: Boolean;
begin

  if AString = '' then
    AString := '0';
  Is_Neg := AString[1] = '-';
  if Is_Neg then
    Delete(Astring, 1, 1);
  i := 0;
  while (AString <> '') and (i <= HugeIntMSB) do
  begin
    String_DivMod256(AString, h);
    a[i] := h;
    Inc(i);
  end; { while }
  if Is_Neg then
    HugeInt_Min(a);
end; { String2HugeInt }

procedure Integer2HugeInt(AInteger: Integer; var a: HugeInt);
var
  Is_Neg: Boolean;
begin

  Is_Neg := AInteger < 0;
  if Is_Neg then
    AInteger := -AInteger;
  FillChar(a, SizeOf(HugeInt), 0);
  Move(AInteger, a, SizeOf(Integer));
  if Is_Neg then
    HugeInt_Min(a);
end; { Integer2HugeInt }

end.






Copyright © 2004-2016 "Delphi Sources". Delphi World FAQ




Группа ВКонтакте   Ссылка на Twitter   Группа на Facebook