二进制高精度模板（高精度）
前言
平时写高精度为什么要用十进制压位呢？主要是因为输入输出方便。
但是十进制高精度数在运算时其实是偏慢的，因为过程中免不了要取模。
取模运算是很慢的，可以试着让计算机进行\(10^9\)次乘法/取模，比一比两者的时间效率。
还有就是，因为要防止乘法溢出，所以空间利用率低了。
所以，下面的二进制高精度诞生了，不但兹瓷基本的算术运算，还兹瓷位运算。
优势就在于，空间利用率大大提高了，每个二进制位都能被利用，比十进制高精度省一半的空间。
第二就是运算速度提高了，很多运算快了数倍，尤其乘除模的效率可达10倍以上。
唯一的不足就是输入输出太慢了，输入的时候每读入一个字符就要做一次错位加法。。。。。。输出的时候每次还要先取模。。。。。。
所以，二进制高精度不适合用来计算过大的十进制整数运算（大致以\(10^{1000}\)为界），也不适合需要频繁输入输出的题目。
当运算次数较多、较复杂，而数的大小有一定限度的时候，是很好用的
蒟蒻写这个就是为求烷烃同分异构体个数做准备。
定长型
如同long long只能在它的八个字节里进行操作一样，这种版本是一开始就规定好了长度的。
用长度为\(len\)的unsigned long long数组压位（len是自定义的常量），能容纳数的大小是\(2^{64len}\)即\(10^{64\log2len}\)，约为\(10^{19len}\)；
大致分析一下复杂度
位运算，逻辑运算，加减是线性\(O(len)\)的；
乘法进行了小小的优化，把unsigned long long拆分成两个unsigned int再进行错位相乘求和，比用位移错位相加快几十倍，复杂度\(O(2len^2)\)
高精度除法和取模没办法优化，只能位移错位相减，复杂度\(O(64len^2)\)
为了在一定程度上弥补这样的不足，蒟蒻由重载了高精除/模低精，复杂度取决于低精度数\(n\)的大小，如果它实际占用了\(d\)个字节（从最高非0位算起）（形式化地，\(d=log_{256}n\)），则复杂度为\(O({{7len}\over{7-d}})\)。当然如果有一个\(d=8\)的long long也只好变成高精。
读入和快读很像，读一个字符就要乘\(10\)，当然这里写(x<<3)+(x<<1)快，复杂度\(O(2len|S|)\)
输出和快写很像，加了个指针优化，防止内存频繁移动，复杂度\(O({8\over7}len|S|)\)
这一个是无符号型，因此除了负号运算符-，所有的整数运算符都完成了重载。
其实有符号型只要把最高位当成符号位，就可以直接利用补码进行运算啦！改动很小，就不详细展开了。
唯一与普通整数使用的差别感是在与bool型的转化上。整数可以直接转化成bool，而bool是系统自带类型，不能重载高精度数的强制转化，所以把\(x\)转成bool要写!!x。
#include<cassert>
#include<cctype>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
namespace hjt{
#define RG register
#define UI unsigned int
#define UL unsigned long long
#define FR(op,re) inline friend re operator op(RG bign a,RG bign b)
#define OP(op,re,tp) inline re operator op(RG tp a)
#define ON(op,re) inline re operator op()
#define EQ(op,tp) OP(op,bign&,tp)
#define clear memset(n,0,SIZE)
#define bitop(op,eq) \
FR(op,bign){ \
for(RG UI i=0;i<LEN;++i) \
a.n[i]eq b.n[i]; \
return a; \
} \
EQ(eq,bign){ \
for(RG UI i=0;i<LEN;++i) \
n[i]eq a.n[i]; \
return*this; \
}
#define logop(op,re) FR(op,bool){ \
for(RG UI i=LEN-1;i;--i) \
if(a.n[i]!=b.n[i])return re; \
return a.n[0]op b.n[0]; \
}
const int LEN=10000,SIZE=LEN<<3;//LEN is decided by yourself
struct bign{
UL n[LEN];
//initializations
EQ(=,UL){clear;n[0]=a;return*this;}
EQ(=,const char*){
clear;
while(isdigit(*a))
*this=(*this<<3)+(*this<<1)+(*a++&15);
return*this;
}
template<typename TP>
inline bign(RG TP a){*this=a;}
inline bign(){clear;}
//bit operations
ON(~,bign){
RG bign ret;
for(RG UI i=0;i<LEN;++i)
ret.n[i]=~n[i];
return ret;
}
OP(<<,bign,UI){
RG bign ret;
if(a>=SIZE<<3)return ret;
RG UI i,d=a>>6,l=a&63;
if(l){
RG UI r=64-l;
for(i=LEN-d-1;i;--i)
ret.n[i+d]=n[i]<<l|n[i-1]>>r;
ret.n[d]=n[0]<<l;
return ret;
}
for(i=LEN-d-1;~i;--i)ret.n[i+d]=n[i];
return ret;
}
EQ(<<=,UI){
if(a>=SIZE<<3){clear;return*this;}
RG UI i,d=a>>6,l=a&63;
if(l){
RG UI r=64-l;
for(i=LEN-d-1;i;--i)
n[i+d]=n[i]<<l|n[i-1]>>r;
n[d]=n[0]<<l;
}
else for(i=LEN-d-1;~i;--i)n[i+d]=n[i];
for(i=d-1;~i;--i)n[i]=0;
return*this;
}
OP(>>,bign,UI){
RG bign ret;
if(a>=SIZE<<3)return ret;
RG UI i,d=a>>6,r=a&63;
if(r){
RG UI l=64-r;
for(i=d;i<LEN-1;++i)
ret.n[i-d]=n[i]>>r|n[i+1]<<l;
ret.n[i-d]=n[i]>>r;
return ret;
}
for(i=d;i<LEN;++i)ret.n[i-d]=n[i];
return ret;
}
EQ(>>=,UI){
if(a>=SIZE<<3){clear;return*this;}
RG UI i,d=a>>6,r=a&63;
if(r){
RG UI l=64-r;
for(i=d;i<LEN-1;++i)
n[i-d]=n[i]>>r|n[i+1]<<l;
n[i-d]=n[i]>>r;
}
else for(i=d;i<LEN;++i)n[i-d]=n[i];
for(i=LEN-d;i<LEN;++i)n[i]=0;
return*this;
}
bitop(&,&=);
bitop(^,^=);
bitop(|,|=);
//logic operations
logop(<,a.n[i]<b.n[i]);
logop(>,a.n[i]>b.n[i]);
logop(<=,a.n[i]<b.n[i]);
logop(>=,a.n[i]>b.n[i]);
logop(==,0);
logop(!=,1);
ON(!,bool){
for(RG UI i=0;i<LEN;++i)
if(n[i])return 0;
return 1;
}
FR(&&,bool){return !!a&&!!b;}
FR(||,bool){return !!a||!!b;}
//arithmetic operation
ON(++,bign&){for(RG UI i=0;!++n[i]&&i<LEN;++i);return*this;}
ON(--,bign&){for(RG UI i=0;!n[i]--&&i<LEN;++i);return*this;}
FR(+,bign){
RG bool car=0;
for(RG UI i=0;i<LEN;++i){
a.n[i]+=b.n[i]+car;
car=car?a.n[i]<=b.n[i]:a.n[i]<b.n[i];
}
return a;
}
EQ(+=,bign){
RG bool car=0;
for(RG UI i=0;i<LEN;++i){
n[i]+=a.n[i]+car;
car=car?n[i]<=a.n[i]:n[i]<a.n[i];
}
return*this;
}
FR(-,bign){
RG bool bor=0;RG UL lst;
for(RG UI i=0;i<LEN;++i){
lst=a.n[i];a.n[i]-=b.n[i]+bor;
bor=bor?lst<=a.n[i]:lst<a.n[i];
}
return a;
}
EQ(-=,bign){
RG bool bor=0;RG UL lst;
for(RG UI i=0;i<LEN;++i){
lst=n[i];n[i]-=a.n[i]+bor;
bor=bor?lst<=n[i]:lst<n[i];
}
return*this;
}
FR(*,bign){
RG bign ret;
RG UI*p=(UI*)&a,*q=(UI*)&b,i,j,k;
RG UL*r=ret.n,mul;
for(i=(LEN-1)<<1,k=0;k<i;++k,r=(UL*)((UI*)r+1))
for(j=k;~j;--j){
mul=(UL)p[j]*q[k-j];
if((*r+=mul)<mul)++*(r+1);
}
for(j=k;~j;--j)
*r+=(UL)p[j]*q[k-j];
for(j=++k;~j;--j)
*(UI*)(r+1)+=p[j]*q[k-j];
return ret;
}
EQ(*=,bign){
RG bign b=*this;
RG UI*p=(UI*)&a,*q=(UI*)&b,i,j,k;
RG UL*r=n,mul;
clear;
for(i=(LEN-1)<<1,k=0;k<i;++k,r=(UL*)((UI*)r+1))
for(j=k;~j;--j){
mul=(UL)p[j]*q[k-j];
if((*r+=mul)<mul)++*(r+1);
}
for(j=k;~j;--j)
*r+=(UL)p[j]*q[k-j];
for(j=++k;~j;--j)
*(UI*)(r+1)+=p[j]*q[k-j];
return*this;
}
FR(/,bign){
assert(!!b);
if(a<b)return 0;
RG bign cur,ret;RG UI i,j,e;RG UL t;
for(i=LEN-1;!a.n[i];--i);
for(j=i<<6,t=a.n[i]>>1;t;++j,t>>=1);
for(i=LEN-1;!b.n[i];--i);
for(e=i<<6,t=b.n[i]>>1;t;++e,t>>=1);
for(j-=e;~j;--j)
if(a>=(cur=b<<j))
ret.n[j>>6]|=1ull<<j,a-=cur;
return ret;
}
EQ(/=,bign){
assert(!!a);
if(*this<a){clear;return*this;}
RG bign b=*this,cur;RG UI i,j,e;RG UL t;
for(i=LEN-1;!n[i];--i);
for(j=i<<6,t=n[i]>>1;t;++j,t>>=1);
for(i=LEN-1;!a.n[i];--i);
for(e=i<<6,t=a.n[i]>>1;t;++e,t>>=1);
clear;
for(j-=e;~j;--j)
if(b>=(cur=a<<j))
n[j>>6]|=1ull<<j,b-=cur;
return*this;
}
FR(%,bign){
assert(!!b);
if(a<b)return a;
RG bign cur;RG UI i,j,e;RG UL t;
for(i=LEN-1;!a.n[i];--i);
for(j=i<<6,t=a.n[i]>>1;t;++j,t>>=1);
for(i=LEN-1;!b.n[i];--i);
for(e=i<<6,t=b.n[i]>>1;t;++e,t>>=1);
for(j-=e;~j;--j)
if(a>=(cur=b<<j))a-=cur;
return a;
}
EQ(%=,bign){
assert(!!a);
if(*this<a)return*this;
RG bign cur;RG UI i,j,e;RG UL t;
for(i=LEN-1;!a.n[i];--i);
for(e=i<<6,t=a.n[i]>>1;t;++e,t>>=1);
for(i=LEN-1;!n[i];--i);
for(j=i<<6,t=n[i]>>1;t;++j,t>>=1);
for(j-=e;~j;--j)
if(*this>=(cur=a<<j))*this-=cur;
return*this;
}
OP(/,bign,UL){
assert(a);
RG char*p=(char*)&a;RG UI d;
for(d=7;!p[d];--d);
if(!(d=7-d))return*this/(bign)a;
RG bign b=*this,ret;RG UL*cur;
RG char*r=(char*)&ret;p=(char*)&b;
for(RG int i=SIZE-8;i>0;i-=d)
*(UL*)(r+i)|=*(cur=(UL*)(p+i))/a,*cur%=a;
*(UL*)r|=*(UL*)p/a;
return ret;
}
OP(/=,bign&,UL){
assert(a);
RG char*p=(char*)&a;RG UI d;
for(d=7;!p[d];--d);
if(!(d=7-d))return*this/=(bign)a;
RG bign b=*this;RG UL*cur;
RG char*r=(char*)this;p=(char*)&b;
clear;
for(RG int i=SIZE-8;i>0;i-=d)
*(UL*)(r+i)|=*(cur=(UL*)(p+i))/a,*cur%=a;
*(UL*)r|=*(UL*)p/a;
return *this;
}
OP(%,bign,UL){
assert(a);
RG char*p=(char*)&a;RG UI d;
for(d=7;!p[d];--d);
if(!(d=7-d))return*this%(bign)a;
RG bign ret=*this;p=(char*)&ret;
for(RG int i=SIZE-8;i>0;i-=d)
*(UL*)(p+i)%=a;
*(UL*)p%=a;
return ret;
}
OP(%=,bign&,UL){
assert(a);
RG char*p=(char*)&a;RG UI d;
for(d=7;!p[d];--d);
if(!(d=7-d))return*this%=(bign)a;
p=(char*)this;
for(RG int i=SIZE-8;i>0;i-=d)
*(UL*)(p+i)%=a;
*(UL*)p%=a;
return*this;
}
friend inline istream&operator>>(RG istream&in,RG bign&a){
RG string s;
in>>s;a=s.c_str();
return in;
}
friend inline ostream&operator<<(RG ostream&ou,RG bign a){
RG char s[LEN*20],*p=s+LEN*20-1;*p='\0';
RG bign b;RG int i,j;RG UL*cur;
RG char*q=(char*)&a,*r=(char*)&b,*t;
for(i=SIZE-1;!q[i];--i);
while(i>7){
for(j=i-7;j>0;j-=7)
*(UL*)(r+j)|=*(cur=(UL*)(q+j))/10,*cur%=10;
*(UL*)r|=*(cur=(UL*)q)/10;*--p=*cur%10+'0';*cur=0;
t=q;q=r;r=t;
while(!q[i])--i;
}
return ou<<*(UL*)q<<p;
}
};
#undef RG
#undef UI
#undef UL
#undef FR
#undef OP
#undef ON
#undef EQ
#undef clear
#undef bitop
#undef bitopeq
#undef logop
}
using namespace hjt;
静态可变长型
数组仍是定长，但是记录了最高位，减少冗余的空计算，适合数不大而不稳定的计算。
感觉要咕咕了
动态可变长型
感觉要咕咕了
