Computer >> Máy Tính >  >> Lập trình >> Lập trình

Cách nhanh nhất để nhân hai số


Hai số được cho dưới dạng chuỗi nhị phân, nhiệm vụ của chúng tôi là tìm kết quả của phép nhân cho những số đó một cách nhanh hơn và hiệu quả.

Sử dụng chiến lược Chia rẽ và Chinh phục, chúng ta có thể giải quyết vấn đề một cách rất hiệu quả. Chúng tôi sẽ chia các con số thành hai nửa.

đặt Xleft và Xright là hai phần của số đầu tiên X và Yleft, Yright là hai phần của số thứ hai Y. Vì vậy, sản phẩm;

Cách nhanh nhất để nhân hai số

Để đơn giản, chúng ta có thể thực hiện thao tác này

Cách nhanh nhất để nhân hai số


Đầu vào và Đầu ra

Input:
Two binary numbers: 1101 and 0111
Output:
The result is: 91

Thuật toán

addBitString (num1, num2)

Đầu vào: Hai số để thêm.

Đầu ra: Kết quả sau khi bổ sung.

Begin
   adjust num1 and num2 lengths
   length := length of num1
   carry := 0

   for i := length -1 down to 0, do
      num1Bit := num1[i]
      num2Bit := num2[i]
      sum := num1Bit XOR num2Bit XOR carry
      finalSum := sum + finalSum
      carry := (num1Bit AND num2Bit) OR (num2Bit AND carry) OR (num1Bit AND carry)
   done

   if carry ≠ 0, then
      finalSum := 1 + finalSum
   return finalSum
End

nhân (num1, num2)

Đầu vào: Hai số để nhân.

Đầu ra: Kết quả sau khi nhân.

Begin
   adjust num1 and num2 lengths
   length := length of num1
   if n = 0, then
      return 0
   if n = 1, then
      return (num1[0] * num2[0])
   firstHalf := n/2
   secondHalf := (n - firstHalf)

   n1Left := substring of (0 to firstHalf) from num1
   n1Right := substring of (firstHalf to secondHalf) from num1
   n2Left := substring of (0 to firstHalf) from num2
   n2Right := substring of (firstHalf to secondHalf) from num2

   p1 := multiply(n1Left, n2Left)
   p2 := multiply(n1Right, n2Right)

   add1 := addBitString(n1Left, n1Right)
   add2 := addBitString(n2Left, n2Right)
   p3 := multiply(add1, add2)

   mask1 := shift 1 to left for 2*secondHalf bits
   mask2 := shift 1 to left for secondHalf bits
   return P1*mask2 + (p3 – p1 – p2)*mask2 + p2
End

Ví dụ

#include<iostream>
using namespace std;

int lengthAdjust(string &num1, string &num2) {    //adjust length of binary string and send length of string
   int len1 = num1.size();
   int len2 = num2.size();

   if (len1 < len2) {
      for (int i = 0 ; i < len2 - len1 ; i++)
         num1 = '0' + num1; //add 0 before the first string
   } else if (len1 > len2) {
      for (int i = 0 ; i < len1 - len2 ; i++)
         num2 = '0' + num2; //add 0 before the second string
   }
   return num1.size();
}

string addBitStrings(string num1, string num2) {
   string finalSum;

   int length = lengthAdjust(num1, num2);    //adjust and update number lengths and store length
   int carry = 0;     // Initialize carry

   for (int i = length-1 ; i >= 0 ; i--) {
      int num1Bit = num1[i] - '0';
      int num2Bit = num2[i] - '0';

      int sum = (num1Bit ^ num2Bit ^ carry)+'0';    //we know sum = A XOR B XOR C

      finalSum = (char)sum + finalSum;
      //the carry = (A AND B) OR (B AND C) OR (C AND A)
      carry = (num1Bit&num2Bit) | (num2Bit&carry) | (num1Bit&carry);
   }

   if (carry)   //when carry is present
      finalSum = '1' + finalSum; //add carry as MSb
   return finalSum;
}

long int multiply(string num1, string num2) {
   int n = lengthAdjust(num1, num2);    //find length after adjusting them
   if (n == 0)    //when there is 0 length string, return 0
      return 0;
   if (n == 1)
      return (num1[0] - '0')*(num2[0] - '0');    //perform single bit muliplication

   int firstHalf = n/2;   // First half range
   int secondHalf = (n-firstHalf);    // Second half range

   string num1Left = num1.substr(0, firstHalf);    //first half of number 1
   string num1Right = num1.substr(firstHalf, secondHalf);    //second half of number 1
   string num2Left = num2.substr(0, firstHalf);
   string num2Right = num2.substr(firstHalf, secondHalf);

   // find left right multiplication, and multiply after adding left and right part
   long int P1 = multiply(num1Left, num2Left);
   long int P2 = multiply(num1Right, num2Right);
   long int P3 = multiply(addBitStrings(num1Left, num1Right), addBitStrings(num2Left, num2Right));

   return P1*(1<<(2*secondHalf)) + (P3 - P1 - P2)*(1<<secondHalf) + P2;
}

int main() {
   string num1, num2;
   cout << "Enter First number in Binary: "; cin >>num1;
   cout << "Enter Second number in Binary: "; cin >>num2;
   cout << "The result is: " << multiply(num1, num2);
}

Đầu ra

Enter First number in Binary: 1101
Enter Second number in Binary: 0111
The result is: 91