big_integer_operation(큰 정수 연산)

 

int 보다 큰 범위의 정수들을 기본연산해주는 함수들이다. (음수 연산 가능)

기본 원리는 int 연산과 같다. 그러나 int는 32개의 bit라면 이 big_int는 32 * size 개의 bit이다.

size가 1000이라면 약 자릿수 10000자리정도까지 계산 가능하다.

main 함수에 적혀있는 것은 fibonacci 수열의 10만항을 구하도록 예제를 적어놓았다.

size가 클 수록 연산의 속도가 눈에 띄게 감소한다.

 

Colored By Color Scripter™

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471

#include <stdio.h> #include <stdlib.h>   #define size 5000   typedef struct{     unsigned int d[size]; }big_int;   //big_int를 생성해 주는 함수 big_int* generate_big_int(); //big_int를 지워주는 함수. 메모리 반환 void delete_big_int(big_int *a); //big_int를init 값으로 초기화 시켜준다. void init_big_int(big_int* a, int init); //big_int를 입력받는 함수 a에 입력시킨다. void input_big_int(big_int* a); //big_int를 출력해주는 함수 void print_big_int(big_int *a); //big_int 왼쪽으로 shift 시켜주는함수 void lshift_big_int(big_int *a); //big_int 오른쪽으로 shift 시켜주는 함수. void rshift_big_int(big_int *a); //big_int를 2의 보수화 해주는 함수 void complement_big_int(big_int *a); //big_int a값을 b에다 옮겨주는 함수. 즉 b = a; void assign_big_int(big_int *a, big_int *b); //c = a + b void add_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c); //c = a - b void sub_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c); //c = a * b void mul_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c); //a와b 값이 unsigned라고 했을 때 둘을 비교해주는 함수. int cmp_unsigned_big_int(big_int *a, big_int *b); //a와 b 값이 signed 라고 했을 때 둘을 비교해주는 함수. int cmp_signed_big_int(big_int *a, big_int *b); //c = a / b void div_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c); //c = a % b void mod_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c);   int main() {     big_int *a, *b, *c;     int i;       a = generate_big_int();     b = generate_big_int();     c = generate_big_int();       init_big_int(a, 0);     init_big_int(b, 1);     for (i = 0; i < 100000; i++)     {         add_big_int(a, b, c);         assign_big_int(b, a);         assign_big_int(c, b);     }     print_big_int(c);     printf("\n");       delete_big_int(a);     delete_big_int(b);       return 0; }   big_int* generate_big_int() {     int i;     big_int *a = (big_int*)malloc(sizeof(big_int));       for (i = 0; i < size; i++)         a->d[i] = 0;       return a;   }   void delete_big_int(big_int *a) {     free(a); }   void init_big_int(big_int* a, int init) {     int sign = init & 0x80000000;     int i;       if (sign)         sign = 0x77777777;     else         sign = 0x00000000;       for (i = 0; i < size - 1; i++)         a->d[i] = sign;     a->d[i] = init;   }   void input_big_int(big_int* a) {     char *buffer;     int i,j,k;     int n = 0;     int sign = 0;     int carry = 0;       buffer = (char*)malloc(sizeof(char)* 10 * size + 1);       printf("please input integer : ");       for (i = 0; i <= size * 10 && (buffer[i] = getchar()) != '\n'; i++)        // buffer[i]에는'\n' 이 저장         buffer[i] -= '0';       if (buffer[0] == '-' - '0')         sign = 1;       k = sign;     while (k != i)     {         carry = 0;         for (j = k; j < i; j++)         {             buffer[j] = (carry + buffer[j]);             if (buffer[j] % 2)                 carry = 10;             else                 carry = 0;             buffer[j] /= 2;         }           if (carry)         {             a->d[size - 1 - n / 32] +=  0x00000001 << (n%32);         }         n++;           if (buffer[k] == 0)             k++;     }       if (sign)         complement_big_int(a);       free(buffer);     return; }   void print_big_int(big_int *a) {     char *buffer;     int sign = a->d[0] & 0x80000000;     int i,j,k;     int n=1; //n은 숫자열 크기     int carry;       buffer = (char*)malloc(sizeof(char)* 10 * size + 1);       buffer[0] = 0;       if (sign)     {         printf("-");         complement_big_int(a);     }       for (i = 0; i < size; i++)     {         for (j = 0; j < 32; j++)         {             carry = 0;               for (k = 0; k <n ; k++)             {                 buffer[k] = buffer[k] * 2 + carry;                 carry = buffer[k] / 10;                 buffer[k] = buffer[k] % 10;             }               if (carry)                 buffer[n++] = 1;               if (a->d[i] & (0x80000000 >> j))                 buffer[0]++;         }     }       for (i = n - 1; i >= 0; i--)         printf("%c", buffer[i] + '0');       if (sign)         complement_big_int(a);       free(buffer); }   void lshift_big_int(big_int *a) {     int i;     int carry = 0;     int temp;       for (i = size - 1; i >= 0; i--)     {         temp = carry;         if (a->d[i] & 0x80000000)             carry = 1;         else             carry = 0;           a->d[i] = a->d[i] << 1;         a->d[i] += temp;     } }   void rshift_big_int(big_int *a) {     int i;     int carry = 0;     int temp;       for (i = 0; i <size; i++)     {         temp = carry;         if (a->d[i] & 0x00000001)             carry = 0x80000000;         else             carry = 0x00000000;           a->d[i] = a->d[i] >> 1;         a->d[i] += temp;     } }   void complement_big_int(big_int *a) {     int i,j;       for (i = 0; i < size; i++)         a->d[i] = ~a->d[i];          for (i = size - 1; i >= 0; i--)     {         for (j = 0; j < 32; j++)         {             if (a->d[i] & (0x00000001 << j))             {                 a->d[i] = a->d[i] - (0x00000001 << j);             }             else             {                 a->d[i] = a->d[i] + (0x00000001 << j);                 return;             }                      }     } }   void assign_big_int(big_int *a, big_int *b) {     for (int i = 0; i < size; i++)         b->d[i] = a->d[i]; }   void add_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c) {     int i;     int carry = 0;     unsigned long long temp;          for (i = size - 1; i >= 0;i--)     {         temp = (unsigned long long)a->d[i] + (unsigned long long)b->d[i] + carry;         if (temp >= 0x0000000100000000)             carry = 1;         else             carry = 0;         c->d[i] = (unsigned int)temp;     } }   void sub_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c) {     int i;     unsigned long long borrow = 0;       for (i = size - 1; i >= 0; i--)     {         if ((unsigned long long)a->d[i] >= (unsigned long long)b->d[i] + borrow)         {             c->d[i] = a->d[i] - b->d[i]- borrow;             borrow = 0;         }         else         {             c->d[i] = a->d[i] - b->d[i] - borrow;             borrow = 1;         }     }   }   void mul_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c) {     big_int *temp_a, *temp_b;     int i, j,k;     unsigned long long temp;     unsigned long long carry;       temp_a = generate_big_int();     temp_b = generate_big_int();     assign_big_int(a, temp_a);     assign_big_int(b, temp_b);       for (i = size - 1; i >= 0; i--)         c->d[i] = 0;       for (i = size - 1; i >= 0; i--)     {         carry = 0;           for (j = size - 1,k = i ; j >= 0 && k>=0; j--,k--)         {             temp = (unsigned long long)temp_a->d[j] * (unsigned long long)temp_b->d[i] + (unsigned long long)c->d[k] + carry;             c->d[k] = (unsigned int)temp;             carry = temp >> 32;         }     }       delete_big_int(temp_a);     delete_big_int(temp_b); }   int cmp_unsigned_big_int(big_int *a, big_int *b) {     int i;       for (i = 0; i < size; i++)     {         if (a->d[i] > b->d[i])             return 1;         if (a->d[i] < b->d[i])             return -1;     }     return 0; }   int cmp_signed_big_int(big_int *a, big_int *b) {     int i;       if (!(a->d[0] & 0x80000000) && (b->d[0] & 0x80000000))         return 1;     else if ((a->d[0] & 0x80000000) && !(b->d[0] & 0x80000000))         return -1;     else if (!(a->d[0] & 0x80000000) && !(b->d[0] & 0x80000000))     {         for (i = 0; i < size; i++)         {             if (a->d[i] > b->d[i])                 return 1;             if (a->d[i] < b->d[i])                 return -1;         }     }     else     {         for (i = 0; i < size; i++)         {             if (a->d[i] > b->d[i])                 return -1;             if (a->d[i] < b->d[i])                 return 1;         }     }       return 0; }   void div_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c) {     big_int *temp_a, *temp_b;     int a_sign = a->d[0] & 0x80000000;     int b_sign = b->d[0] & 0x80000000;     int i;       temp_a = generate_big_int();     temp_b = generate_big_int();     assign_big_int(a, temp_a);     assign_big_int(b, temp_b);       for (i = size - 1; i >= 0; i--)         c->d[i] = 0;       if (a_sign)         complement_big_int(temp_a);     if (b_sign)         complement_big_int(temp_b);       i = 0;     while (!(temp_b->d[0] & 0x80000000))     {         lshift_big_int(temp_b);         i++;     }       for (; i >= 0; i--)     {         if (cmp_unsigned_big_int(temp_a, temp_b) >= 0)         {             c->d[size - 1 - i / 32] = c->d[size - 1 - i / 32] + (0x00000001 << (i % 32));             sub_big_int(temp_a, temp_b, temp_a);         }         rshift_big_int(temp_b);     }       if (a_sign ^ b_sign)         complement_big_int(c);       delete_big_int(temp_a);     delete_big_int(temp_b); }   void mod_big_int(big_int *a, big_int *b, big_int *c) {     big_int *temp_a, *temp_b;     int a_sign = a->d[0] & 0x80000000;     int b_sign = b->d[0] & 0x80000000;     int i;       temp_a = generate_big_int();     temp_b = generate_big_int();     assign_big_int(a, temp_a);     assign_big_int(b, temp_b);       for (i = size - 1; i >= 0; i--)         c->d[i] = 0;       if (a_sign)         complement_big_int(temp_a);     if (b_sign)         complement_big_int(temp_b);       i = 0;     while (!(temp_b->d[0] & 0x80000000))     {         lshift_big_int(temp_b);         i++;     }       for (; i >= 0; i--)     {         if (cmp_unsigned_big_int(temp_a, temp_b) >= 0)         {             c->d[size - 1 - i / 32] = c->d[size - 1 - i / 32] + (0x00000001 << (i % 32));             sub_big_int(temp_a, temp_b, temp_a);         }         rshift_big_int(temp_b);     }       assign_big_int(temp_a, c);       if (a_sign)         complement_big_int(c);       delete_big_int(temp_a);     delete_big_int(temp_b); }