/int2048-2024

Course project of Programming (CS1953, 2024 Fall), ACM Honor Class

Primary LanguageC++

int2048

高精度计算是一种程序设计的算法。由于**处理器的字长限制,如 32 位 CPU 中一个整数最大只能取值 4,294,967,295。因此在进行更大范围的数值计算中,往往要采取模拟手段。通常通过分离字符的方法通过数字数组进行输入、通过数组倒序输出、通过模拟竖式计算进行计算。一般而言,主要模拟的是按位运算,可以用不同的进位制达成不同的目的。

本次作业要求用 C++ 实现整数的高精度加减乘除。

实现要求

要求实现一个 C++ 的大整数类,命名为 int2048

接口已在 int2048.h 中给出,你需要新建一个 int2048.cpp 文件,在其中实现给定的接口。

当然,你也可以在兼容当前所有接口的基础之上,自己添加新的接口或修改原有接口(例如实现 swap 函数、右值构造函数)。

相应的实现应该在 int2048.cpp 中完成,不要在 int2048.h 中实现。在 OJ 提交中,需要将 int2048.cpp 中的实现复制到 int2048.h 之中,再进行提交。

一些特殊要求

你不需要考虑除数或模数为 0 的情况。在该情况下,程序的行为属于未定义行为。我们保证测试点中不会出现这样的数据。

在我们的大整数类的实现中,对于除法操作 x / y ,其结果总是向下取整(即类似 python 中整除操作的表现):

# 这是一段 python 代码
print(10 // 3, -10 // 3, 10 // -3, -10 // -3)
# 输出 3 -4 -4 3
# 因为 -10 / -3 = 3.333... 向下取整即为 3
# 而 10 / -3 = -3.333... 向下取整即为 -4

需要注意的是,C++ 中,有符号整数的除法是向 0 取整。

// 这是一段 C++ 代码
std::cout
    << 10 / 3   << ' '
    << 10 / -3  << ' '
    << -10 / 3  << ' '
    << -10 / -3 << '\n';
// 输出 3 -3 -3 3
// 因为 -10 / -3 = 3.333 向 0 取整即为 3
// 而 10 / -3 = -3.333... 向 0 取整即为 -3

而对于取模操作 x % y ,其被定义为 x % y = x - (x / y) * y

评分标准

总分共占比 6% 其中

  • Integer 占比 100%
  • code review 若码风较差将酌情扣分

B 班

  • 构造函数以及关系运算符 10%
  • 无符号高精度加减法 10%
  • 有符号高精度加减法 10%
  • 高精度乘法 10%
  • 高精度除法 15%
  • 压位高精度加、减、乘法 30%
  • 压位高精度除法 15%
  • BONUS:压位快速高精度乘法(分治乘法) 1%
  • BONUS:压位快速高精度乘法(快速傅立叶变换) 3%
  • BONUS:压位快速高精度除法(二分加速试商/分治除法) 3%

A 班

  • 构造函数以及关系运算符 10%
  • 无符号高精度加减法 5%
  • 有符号高精度加减法 10%
  • 高精度乘法 10%
  • 高精度除法 10%
  • 压位高精度加、减、乘法 20%
  • 压位高精度除法(二分加速试商) 15%
  • 压位快速高精度乘法(快速傅立叶变换) 20%
  • BONUS:压位快速高精度除法(分治除法/牛顿迭代法) 5%

PS:BONUS 部分对代码性能也有要求,需要通过对应的测试数据点才能得到分数。且 BONUS 上限为 5%,超过不溢出。

如果你写了 BONUS 的除法并且通过了对应的测试点,那么你将不需要实现二分加速试商除法。

对于 A 班同学,需要特别注意的是,你的 int2048 将会在之后的大作业 python 解释器中被使用。请务必保证你的代码有足够的健壮性,能够应对各种极端情况。

截止时间

B 班

第 10 周周四(11 月 21 日) 18:00

A 班

第 9 周周四(11 月 14 日) 18:00

数据范围

参考具体题目。

所有测试点时限均设置为 std 耗时的 2.5 倍以上。

参考资料

OI Wiki-高精度计算

高精度基础算法

分治除法以及相关算法

分治除法

牛顿迭代法