WAY?

为什么会有大数据运算缘由?

在c++中常用的数据类型有 char:1 bit,short 2 bit,int 4 bit,long long 8 bit等等,以上数据类型标识的数据大小非常有限,如果遇到大于他们能表示的范围时,计算结果就会有误,日常生活中的计算器也是如此,我国计算两个比较大的数的运算,也会出现错误,或者不能正常显示,

例如计算123456789123456789*987654321987654321

计算结果如下:

具体区别如下:

分析:

在数据运算中会出现两种情况:一种是数据、且小计算结果不会溢出;另一种是数据溢出或者计算结果会溢出;

所以为了计算便捷,也为了节省运算量,我设置了如下两种储存数据方式,并且在计算也分情况不同而选择不同方法,形式如下:

做了什么?

为了解决上述问题,我写了一个计算大数据四则运算以及求模的小项目,实现的功能有 + - * / %;

主要的接口以及实现代码如下:

程序头文件以及接口如下:

/***  项目名称:大数据运算*  接口名称:BigData.h*  作    者: 邹明*  完成时间:2016.04.12**/#ifndef __BIG_DATA_H__#define __BIG_DATA_H__#include
using namespace std;#include
#include
#define MAX_INT64 0x7FFFFFFFFFFFFFFF  //小数据能表示的最大值#define MIN_INT64 0x8000000000000000   //小数据能表示的最小值#define INIT 0xcccccccccccccccctypedef long long INT64;class BigData{public: BigData(INT64 value= INIT); BigData(const char*ptrData); //运算符重载 BigData operator+(const BigData& bigdata); BigData operator-(const BigData& bigdata); BigData operator*(const BigData& bigdata); BigData operator/(const BigData& bigdata); BigData operator%(const BigData& bigdata);private: std::string Add(std::string left, std::string right); std::string Sub(std::string left, std::string right); std::string Mul(std::string left, std::string right); std::string Div(std::string left, std::string right); std::string Mod(std::string left, std::string right);  //求模 bool IsINT64OverFlow() const;  //判断是否越界 void INT64ToString();  //数据转化为字符串 bool IsLeftStrBig(const char *pLeft, int LSise, const char *pRight, int RSise);  //比较左操作数是否大于有操作数 char SubLoop(char *pLeft, int LSise, const char *pRight, int RSise);   //除法时每次求商运算 friend std::ostream&operator<<(std::ostream & cout, const BigData& bigdata);   //输出运算符重载private: INT64 _value;  //×××数据形式 string _strData;  //字符串数据形式};#endif

实现代码,文件名称BigData.cpp,下面文件晕包含于此内

构造函数,转化字符串,判断越界,输出运算符重载等函数

#include"BigData.h"BigData::BigData(INT64 value)  //小数据构造函数	:_value(value){	INT64ToString();}BigData::BigData(const char*ptrData)//大数据构造函数{	//123456   //+1223356  //122334qwer   //qwee123   //0000qwer	assert(ptrData);	char *pstr = (char*)ptrData;	char cSymbol = '+';	if (('+' == *pstr) || ('-' == *pstr))	{		cSymbol = *pstr;		pstr++;	}	else if (('0' <= *pstr)&&('9' >= *pstr))	{		cSymbol = '+';	}	else if (*pstr == ' ')	{		while (*pstr == ' ')		{			pstr++;		}		if (('+' == *pstr) || ('-' == *pstr))		{			cSymbol = *pstr;			pstr++;		}		else if (('0' <= *pstr) && ('9' >= *pstr))		{			cSymbol = '+';		}	}	else	{		return;	}	while (' ' == *pstr)		pstr++;	while ('0' == *pstr)			pstr++;	_strData.resize(strlen(ptrData)+1);	_strData[0] = cSymbol;	_value = 0;	int iCount = 1;	while ((*pstr >= '0') && (*pstr <= '9'))	{		_value = _value * 10 + (*pstr - '0');		_strData[iCount] = *pstr;		pstr++;		iCount++;	}	_strData.resize(iCount);	if (cSymbol == '-')	{		_value = 0 - _value;	}}void BigData::INT64ToString()  //将数据的数值填充至字符串部分{	char cSymbl = '+';	if (_value < 0)	{		cSymbl = '-';	}	//1234567	//7654321	_strData.append(1, cSymbl);	INT64 temp = _value;	if (temp < 0)	{		temp = 0 - temp;	}	while (temp)	{		_strData.append(1, temp % 10 + '0');		temp /= 10;	}	char *pleft = (char*)_strData.c_str() + 1;	char *pright = pleft + _strData.size() - 2;	while (pleft < pright)	{		char tem = *pleft;		*pleft = *pright;		*pright = tem;		pleft++;		pright--;	}}bool BigData::IsINT64OverFlow()const  //判断是否越界{	std::string temp("+9223372036854775807");	if ('-' == _strData[0])	{		temp = "-9223372036854775808";	}	if (_strData.size() < temp.size())	{		return true;	}	else if ((_strData.size() == temp.size()) && (_strData <= temp))	{		return true;	}	return false;}//求商char BigData::SubLoop(char *pLeft, int LSize, const char *pRight, int RSize){	assert(pLeft);	assert(pRight);	char cRet = '0';	while (true)	{		while ((*pLeft == '0')&&LSize>0)		{			pLeft++;			LSize--;		}		if (!IsLeftStrBig(pLeft, LSize, pRight, RSize))		{			break;		}		for (int i = 1;i<=LSize; i++)		{			if ((LSize > RSize) && (i  == LSize))			{				break;			}			char ret = pLeft[LSize - i];			ret -= pRight[RSize - i];			if (ret < 0)			{				pLeft[LSize - i - 1] -= 1;				ret += 10;			}			pLeft[LSize - i] = ret+'0';		}		cRet++;	}	return cRet;}//判断左操作数是否大于右操作数bool BigData::IsLeftStrBig(const char *pLeft, int LSise, const char *pRight, int RSise){	if (LSise > RSise ||		((LSise == RSise) && (strcmp(pLeft, pRight) >= 0)))	{		return true;	}	return false;}//输出运算符重载std::ostream&operator<<(std::ostream & _cout, const BigData& bigdata){	if (bigdata.IsINT64OverFlow())	{		_cout << bigdata._value;	}	else	{		char *pData = (char*)bigdata._strData.c_str();		if ('+' == pData[0])		{			pData++;		}		_cout << pData;	}	return _cout;}

加运算

BigData BigData::operator+(const  BigData& bigdata)  //+ 加法运算符重载{	if (IsINT64OverFlow() && bigdata.IsINT64OverFlow())	{		if (_strData[0] != bigdata._strData[0])		{			return BigData(_value + bigdata._value);		}		else		{			INT64 temp_max = MAX_INT64 - _value;			INT64 temp_min = MIN_INT64 - _value;			//10 -3 =7  5			//(-10)-(-3)=-7  -5			if (((_value >= 0) && (temp_max >= bigdata._value)) ||				((_value < 0) && (temp_min <= bigdata._value)))			{				return BigData(_value + bigdata._value);			}		}	}	if (_strData[0] == bigdata._strData[0])	{		return BigData(Add(_strData, bigdata._strData).c_str());	}	else	{		if(_strData[0] == '+')		{			string ptr(bigdata._strData);			ptr[0] = '+';			return Sub(_strData, ptr).c_str();		}		else		{			string ptr(_strData);			ptr[0] = '+';			return Sub(bigdata._strData, ptr).c_str();		}	}}std::string BigData::Add(std::string left, std::string right){	int iLsize = left.size();	int iRsize = right.size();	char cSymbol = left[0]; //取得符号位	if (iLsize < iRsize)	{		std::swap(left, right);		std::swap(iLsize, iRsize);	}	std::string sRet;	sRet.resize(iLsize + 1);  	char Step = 0;	for (int i = 1; i < iLsize; i++)	{		char cRet = left[iLsize - i] - '0' + Step;		if (i < iRsize)		{			cRet += (right[iRsize - i] - '0');		}		sRet[iLsize - i + 1] = cRet % 10 + '0';		Step = cRet / 10;	}	sRet[1] = Step + '0';	sRet[0]=cSymbol;	return sRet;}

减运算:

BigData BigData::operator-(const BigData& bigdata)  //- 减法运算符重载{	if (IsINT64OverFlow() && bigdata.IsINT64OverFlow())	{		if (_strData[0] == bigdata._strData[0])		{			return BigData(_value - bigdata._value);		}		else		{			INT64 temp_max = _value - MAX_INT64;			INT64 temp_min = _value - MIN_INT64;			//10 -3 =7  5			//(-10)-(-3)=-7  -5			if (((_value >= 0) && (temp_max <= bigdata._value)) ||				((_value < 0) && (temp_min >= bigdata._value)))			{				return BigData(_value - bigdata._value);			}		}	}	if (_strData[0] == bigdata._strData[0])	{		return BigData(Sub(_strData, bigdata._strData).c_str());	}	else	{		string ptr(bigdata._strData);		ptr[0] = _strData[0];		return Add(_strData, ptr).c_str();	}}std::string BigData::Sub(std::string left, std::string right){	int iLsize = left.size();	int iRsize = right.size();	int Max_size = iLsize;	std::string sRet;	char cSymbol = left[0];   //取符号位	if (iLsize <= iRsize)	{			if ((iLsize == iRsize) && (strcmp(left.c_str() ,right.c_str())<0) && (left[0] == right[0]))		{			if ('+' == right[0])			{				cSymbol = '-';			}			else			{				cSymbol = '+';			}			Max_size = iRsize;			std::swap(left, right);			std::swap(iLsize, iRsize);		}	}	else	{		cSymbol = left[0];		Max_size = iLsize;	}	char Step = 0;	sRet.assign(Max_size, 48);	for (int i = 1; i < Max_size; i++)	{		char cRet = 0;		if (0<(iLsize - i))		{			cRet = left[iLsize - i] - '0' + Step;		}		if (i < iRsize)		{			if (cRet < right[iRsize - i] - '0')			{				cRet += 10;			}			Step = 0 - (cRet-Step) / 10;			cRet -= (right[iRsize - i] - '0');		}		sRet[Max_size - i ] = cRet + '0';	}	sRet[0] = cSymbol;	return sRet;}

乘运算:

BigData BigData::operator*(const BigData& bigdata){	if ((0 == _value)||(0==bigdata._value))	{		return BigData(INT64(0));	}	if (IsINT64OverFlow() && bigdata.IsINT64OverFlow())	{		if (_strData[0] == bigdata._strData[0])		{			if (((_value > 0) && ((long long)MAX_INT64 / _value >= bigdata._value)) ||				((_value < 0) && ((long long)MAX_INT64 / _value <= bigdata._value)))   //同号相乘 结果为正			{				return BigData(_value*bigdata._value);			}		}		else		{			if (((_value > 0) && ((long long)MIN_INT64 / _value <= bigdata._value)) ||				((_value < 0) && ((long long)MIN_INT64 / _value >= bigdata._value)))      //异号相乘 结果为负			{				return BigData(_value*bigdata._value);			}		}	}		return BigData(Mul(_strData, bigdata._strData).c_str());}std::string BigData::Mul(std::string left, std::string right){	char cSymbol = '+'; //设置符号位	int iLsize = left.size();	int iRsize = right.size();	if (left[0] == right[0])		cSymbol = '+';	else		cSymbol = '-';	if (iLsize > iRsize)	{		std::swap(left, right);		std::swap(iLsize, iRsize);	}	std::string sRet;	int t = 1;	if (((left[1] - '0')*(right[1] - '0') +(left[1] - '0')*(right[1] - '0')%10)<10)	{		t = 2;	}	else		t = 1;	//sRet.resize(iLsize + iRsize - t);	sRet.assign(iLsize + iRsize - t,'0');	int sizeRet = iLsize + iRsize - 1;	sRet[0] = cSymbol;	int i = 1, j = 1;	for (i = 1, j = 1; i < iLsize; i++)	{		char step = 0;		char cleft = left[iLsize - i] - '0';		for (int j = 1; j < iRsize; j++)		{			char cRet = cleft*(right[iRsize - j] - '0') + step + (sRet[sizeRet - i - j + 1] - '0');			step = cRet / 10;			sRet[sizeRet - i - j + 1] = cRet%10 + '0';			if ((j+1)==iRsize)				sRet[sizeRet - i - j] = step+'0';		}	}	return sRet;}

除运算:

BigData BigData::operator/(const BigData& bigdata){	if (bigdata._strData[1] == '0')	{		cout << "除数为 0 " << endl;		assert(0);	}	if (_strData[1] == 0)		return INT64(0);	if ((IsINT64OverFlow()) && bigdata.IsINT64OverFlow())	{		return _value / bigdata._value;	}	if (_strData.size() < bigdata._strData.size())	{		return INT64(0);	}	else if (_strData.size() == bigdata._strData.size())	{		if (strcmp(_strData.c_str() + 1, bigdata._strData.c_str() + 1) < 0)			return INT64(0);		if (strcmp(_strData.c_str() + 1, bigdata._strData.c_str() + 1) == 0)		{			if (_strData[0] == bigdata._strData[0])				return INT64(1);			else				return INT64(-1);		}	}	return BigData(Div(_strData, bigdata._strData).c_str());}std::string BigData::Div(std::string left, std::string right){	string sRet;	sRet.append(1, '+');	if (left[0] != right[0])	{		sRet[0] = '-';	}	char *pLeft = (char *)(left.c_str() + 1);	char *pRight = (char *)(right.c_str() + 1);	int DataLen = right.size() - 1;	int Lsize = left.size() - 1;	for (int i = 0; i < Lsize; i++)	{		if (!IsLeftStrBig(pLeft, DataLen, pRight, right.size()-1))		{			sRet.append(1, '0');			DataLen++;		}		else		{			sRet.append(1, SubLoop(pLeft, DataLen, pRight, right.size() - 1));		}		if (DataLen + i>Lsize)		{			break;		}		if (*pLeft == '0')		{			pLeft++;		}		else		{			DataLen = right.size();		}	}			return sRet;}

摸除运算:

BigData BigData:: operator%(const BigData& bigdata){	if (bigdata._strData[1] == '0')	{		cout << "除数为 0 或对0求模" << endl;		assert(0);	}	if (_strData[1] == 0)		return INT64(0);	if ((IsINT64OverFlow()) && bigdata.IsINT64OverFlow())	{		return _value % bigdata._value;	}	if (_strData.size() < bigdata._strData.size())	{		return BigData(_strData.c_str());	}	else if (_strData.size() == bigdata._strData.size())	{		if (strcmp(_strData.c_str() + 1, bigdata._strData.c_str() + 1) < 0)			return INT64(0);		if (strcmp(_strData.c_str() + 1, bigdata._strData.c_str() + 1) == 0)		{				return INT64(0);		}	}	return BigData(Mod(_strData, bigdata._strData).c_str());}std::string BigData::Mod(std::string left, std::string right){	char cSymbol = left[0];	BigData n1(left.c_str() + 1);	BigData n2(right.c_str() + 1);	BigData n3 = n1 / n2;	BigData n4 = n3*n2;	BigData sRet(n1 - n4);	sRet._strData[0] = cSymbol;	return sRet._strData;}

测试用例,文件名test.cpp

#include"BigData.h"void Test1(){	BigData n1(123456);	BigData b2("12346678");	BigData b3("+12346678");	BigData b4("-123466");	BigData b5("+");	BigData b6("    ");	BigData b7("12346aaaa");	BigData b8("+asd12346678");	BigData b9("000012346678");	cout << "n1:" << n1 << endl;	cout << "b2:" << b2 << endl;	cout << "b3:" << b3 << endl;	cout << "b4:" << b4 << endl;	cout << "b5:" << b5 << endl;	cout << "b6:" << b6 << endl;	cout << "b7:" << b7 << endl;	cout << "b8:" << b8 << endl;	cout << "b9:" << b9 << endl;}void testAdd(){	BigData b1("-45353");	BigData b2("37353753");	BigData b3("-   9223372036854775808");	BigData b4("     9223372036854775800");	BigData b5("    -9223372036854775810");	BigData b6("9223372036854775900");	//1、都在INT64范围内	cout << (b1 + b1) << endl;	cout << (b2 + b2) << endl;	cout << (b1 + b2) << endl;	cout << "b4:" << b4 << endl;	cout << (b1 + b4) << endl;	cout << b3 << endl;	cout << (b1 + b3) << endl;	cout << (b2 + b4) << endl;	//2、都不在INT64范围内	cout << (b2 + b5) << endl;	cout << (b1 + b6) << endl;	cout << (b6 + b1) << endl;}void testSub(){	BigData b1("-45353");	BigData b2("37353753");	BigData b3("-9223372036854775808");	BigData b4("9223372036854775800");	BigData b5("-9223372036854775810");	BigData b6("9223372036854775900");	//1、都在INT64范围内	cout << (b1 - b2) << endl;	cout << (b2 - b1) << endl;	cout << (b3 - b1) << endl;	cout << (b1 - b4) << endl;	cout << (b3 - b2) << endl;	cout << (b4 - b1) << endl;	cout << (b1 - b3) << endl;	cout << (b2 - b4) << endl;	cout << endl;	//2、一个在一个不在
<运算后在范围内,运算后不在范围内>
cout << (b5 - b1) << endl; cout << (b1 - b5) << endl; cout << endl; cout << (b6 - b2) << endl; cout << (b2 - b6) << endl; cout << endl; cout << (b6 - b5) << endl; cout << (b5 - b6) << endl; cout << (b2 - b5) << endl; cout << (b1 - b6) << endl; cout << (b6 - b1) << endl;}void testMul(){ BigData b1("-45353"); BigData b2("37353753"); BigData b3("-9223372036854775808"); BigData b4(" 9223372036854775800"); BigData b5("-9223372036854775810"); BigData b6(" 9223372036854775900"); //1、都在INT64范围内 cout << (BigData("999") * BigData("22222222222222222222222222222")) << endl; cout << (b2 * b1) << endl; cout << (b1 * b2) << endl; cout << (b1 * BigData("0")) << endl; cout << (BigData("0") * b2) << endl; cout << endl; cout << (b3 * b1) << endl; cout << (b1 * b3) << endl; cout << (b1 * b4) << endl; cout << (b4 * b1) << endl; cout << (b3 * b2) << endl; cout << (b2 * b4) << endl; cout << endl; //2、一个在一个不在
<运算后在范围内,运算后不在范围内>
cout << (BigData("0") * b6) << endl; cout << (b5 * BigData("0")) << endl; cout << (b5 * b1) << endl; cout << (b1* b5) << endl; cout << endl; cout << (b6 * b2) << endl; cout << (b2 * b6) << endl; cout << endl; cout << (b6 * b5) << endl; cout << (b5 * b6) << endl; cout << (b2 * b5) << endl; cout << endl; cout << (b1 * b6) << endl; cout << (b6 * b1) << endl;}void testDiv(){ BigData b1("-45353"); BigData b2("37353753"); BigData b3("-9223372036854775808"); BigData b4(" 9223372036854775800"); BigData b5("-9223372036854775810"); BigData b6(" 9223372036854775900"); BigData b7("-1231123203367738338252"); //1、排除除数为0 cout << (b1 / BigData(0)) << endl; //2、在范围内 cout << (b1 / b2) << endl; cout << (b2 / b1) << endl; //3、不在范围内
<左(被除数)比右(除数)小为0,左比右大>
cout << (b2 / b5) << endl; cout << (b2 / b6) << endl; cout << (b5 / b2) << endl; cout << (b6 / b2) << endl; cout << (b6 / b1) << endl; cout << (b5 / b1) << endl; cout << b7 / b1 << endl;}void testMod(){ BigData b1("-45353"); BigData b2("37353753"); BigData b3("-9223372036854775808"); BigData b4(" 9223372036854775800"); BigData b5("-9223372036854775810"); BigData b6(" 9223372036854775900"); BigData b7("-1231123203367738338252"); //1、排除除数为0 cout << (b1 / BigData(0)) << endl; //2、在范围内 cout << (b1 % b2) << endl; cout << (b2 % b1) << endl; //3、不在范围内 cout << (b2 % b5) << endl; cout << (b2 % b6) << endl; cout << (b5 % b2) << endl; cout << (b6 % b2) << endl; cout << (b6 % b1) << endl; cout << (b5 % b1) << endl; cout << b7 % b1 << endl;}int main(){ //testAdd();  //测试+ //testSub();   //测试- //testMul();   //测试 * //testDiv();   //测试 / testMod();     //测试% system("pause"); return 0;}

运行结果:

加运算:

减运算:

乘运算:

除运算:

模除运算:

以上代码均为原创,实现了与小数据运算同样的功能,如果发现错误,欢迎各位读者批评指正,谢谢