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Math

Week 3: Math

Week 3: Math

輾轉相除法(Euclid’s algorithm)

說明：可以用來尋找最大公因數

方法：利用取餘數的方法，來進行遞迴，直到a等於0爲止。

###實做

int gcd(int a,inb b)
{
        if(a==0) return b;
        return gcd(b%a , a);      
}

質數(Prime Number)

說明：又稱素數，指某自然數除了1和該數自身外，無法被其它自然數整除。

方法：利用建立質數表有很多種方法，對於某自然數，利用每個小於它的自然數來對它做除法，看能不能整除。以下有兩種方法，方法一是把每個數的倍數給刪除掉，方法二則是利用質數的規律性建立。方法二需要確認該數是不是質數，所以建立時間上較慢。而方法一建立時間較快，但是記憶體用較多。

###方法一：

#define MAX 1000000
bool isprime[MAX];
void Sieve()
{
        memset(isprime,true,sizeof(isprime));
        isprime[0] = isprime[1] = false;
        for(int i = 2; i <= sqrt(MAX); i++)
                if(isprime[i])
                        for(int j = i+=; j<MAX; j+=i)
                                isprime[j] = false;
}

###方法二：

#define MAX 1000000
vector<int> prime;
bool isPrime(int n)
{
        for(int i=0; prime[i] * prime[i] <= n; i++)
                if(n%prime[i] == 0)
                        return false;
        return true;
}

void MakePrime()
{
        prime.push_back(2);
        prime.push_back(3);
        for(int i=5,gap=2 ; i<MAX ; i+=gap, gap=6-gap)
                if(isPrime(i)) 
                        prime.push_back(i);
}

大數(Big Number)

說明：基於記憶體的有效運用，程式語言中規定了各種不同的資料型態，也因此變數所可以表達的最大整數受到限制，例如123456789123456789這樣的整數就不可能儲存在long變數中（例如C/C++、Java等），我們稱這種數為大數運算。

##方法：要讓電腦儲存大數，最好的方法就是使用陣列。一個格子存一個數字，只要宣告 1000 格大小的 int 陣列，就可以存 1000 位數了！我們習慣講低位數放在索引值（ index ）比較小的位置，這樣的儲存方式有利於進位時的運算。

##實作： ###加法運算：

void add(int a[100], int b[100], int c[100])
{
        int i = 0,carry = 0;
        for(i = 0; i < 100; ++i){
                c[i] = a[i] + b[i] + carry;
                carry = c[i] / 10;
                c[i] %= 10;
        }
}

###減法運算

void sub(int a[100], int b[100], int c[100])
{
        int i = 0,borrow = 0;
        for(i = 0; i < 100; ++i){
                c[i] = a[i] - b[i] - borrow;
                if(c[i] < 0){
                        borrow = 1;
                        c[i] += 10;
                }
                else
                        borrow = 0;
        }
}

###乘法運算

void mul(int a[100], int b[100], int c[100])
{
        int i = 0, j = 0， carry = 0;
        for(i = 0; i < 100; ++i ){
                if(a[i]==0) continue;
                for(j = 0; j < MAX; ++j)
                        c[i+j] += a[i] * b[i];
        }

        for(i = 0; i < MAX; ++i){
                carry = c[i] / 10;
                c[i] %= 10;
        }
}

###除法運算

void div(int a[100], int b[100], int c[100])
{
        int t[100];
        
        for (i = 100-1; i >= 0; i--){
            for (int k=9; k>0; k--) // 嘗試商數
            {
                mul(b+i, k, t);
                if (largerthan(a+i, t))
                {
                    sub(a+i, t, c+i);
                    break;
                }
            }
        } 
}