一个分数结构体

提供了各种运算符并实现了IComparable接口,可以像使用系统自带数据类型一样方便地使用分数.

提供将字符串转化为分数以及将分数转化为小数的方法.

PS:求小数转化为分数的算法~~~

//Version 0.9.7
using System;
using IntType = System.Int64;    //整形数和小数的类型可根据需要定义
using RealType = System.Double;
namespace Takamachi660.Math
{
    public class FractionException : System.Exception 
    {
        public FractionException(string msg) : base(msg) { }
        public FractionException() : base() { }
    }
    [Serializable]
    public struct Fraction : IComparable<Fraction>, IComparable
    {
        private IntType iNum, iDen; //分子/分母,私有字段
        public IntType iNumerator { get { return iNum; } }   //外部通过只读属性获取分子和分母的值
        public IntType iDenominator { get { return iDen; } }
        public Fraction(Fraction value)
        {
            this.iNum = value.iNum;
            this.iDen = value.iDen;
            Simplify();
        }
        public Fraction(IntType iNum, IntType iDen)
        {
            this.iNum = iNum;
            this.iDen = iDen;
            Simplify();
        }
        public Fraction(string s)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(s))
            {
                this.iNum = 0;
                this.iDen = 1;
            }
            else
            {
                this = ConvertFromString(s);
            }
        }
        private void DenZeroCheck()
        {
            if (this.iDen == 0)
            {
                throw new FractionException("分母为\"0\"");
            }
        }
        private Fraction Simplify()
        {
            DenZeroCheck();
            if (iDen < 0)
            {
                iDen *= -1;
                iNum *= -1;
            }
            IntType cm = CommonDivisor(Math.Abs(iNum), iDen);
            if (cm == 1)
                return this;
            iNum /= cm;
            iDen /= cm;
            return this;
        }
        public override int GetHashCode()
        {
            Simplify();
            return ((double)iNum / (double)iDen).GetHashCode();
        }
        public override bool Equals(object obj)
        {
            if (obj is Fraction)
                return iNum == ((Fraction)obj).iNum && iDen == ((Fraction)obj).iDen;
            return false;
        }
        public override string ToString()
        {
            string strOutput;
            Simplify();
            if (iDen != 1)
                strOutput = string.Format(@"{0}/{1}", iNum, iDen);
            else
                strOutput = string.Format(@"{0}", iNum);
            return strOutput;
        }
        public RealType ToReal()
        {
            return (RealType)this.iNum / (RealType)this.iDen;
        }
        private static IntType CommonDivisor(IntType m, IntType n)
        {
            m = m < 0 ? -m : m;
            n = n < 0 ? -n : n;
            IntType temp;
            if (n < m)
            {
                temp = n;
                n = m;
                m = temp;
            }
            while (m != 0)
            {
                temp = n % m;
                n = m;
                m = temp;
            }
            return n;
        }
        private static IntType CommonMultiple(IntType m, IntType n)
        {
            IntType p = Math.Abs(n * m);
            n = CommonDivisor(m, n);
            return p / n;
        }
        public void SetValue(IntType iNum, IntType iDen)
        {
            this.iNum = iNum;
            this.iDen = iDen;
            Simplify();
        }
        public void SetValue(string s)
        {
            this = ConvertFromString(s);
        }
        public static Fraction ConvertFromString(string s)
        {
            Fraction output;
            if (!Fraction.TryParse(s, out output))
            {
                throw new FractionException(string.Format("无法将字符串\"{0}\"转化为分数", s));
            }
            return output;
        }
        public static bool TryParse(string s, out Fraction result)  //将字符串转化为分数
        {
            s.Trim();
            if (s.IndexOf(@"/") < 0)
            {
                result.iDen = 1;
                if (!IntType.TryParse(s, out result.iNum))
                {
                    result.iNum = 0;
                    return false;
                }
                return true;
            }
            if (s.IndexOf(@"/") != s.LastIndexOf(@"/"))
            {
                result.iNum = 0;
                result.iDen = 1;
                return false;
            }
            string[] temp = s.Split('/');
            if (!IntType.TryParse(temp[0], out result.iNum) || !IntType.TryParse(temp[1], out result.iDen))
            {
                result.iNum = 0;
                result.iDen = 1;
                return false;
            }
            result.Simplify();
            return true;
        }
        //重载比较运算符
        public static bool operator ==(Fraction a, Fraction b)
        {
            return a.GetHashCode() == b.GetHashCode();
        }
        public static bool operator ==(IntType a, Fraction b)
        {
            //return new Fraction(a, 1) == b;
            return a == b.ToReal();
        }
        public static bool operator ==(Fraction a, IntType b)
        {
            return b == a;
        }
        public static bool operator ==(RealType a, Fraction b)
        {
            return a == b.ToReal();
        }
        public static bool operator ==(Fraction a, RealType b)
        {
            return b == a;
        }
        public static bool operator !=(Fraction a, Fraction b)
        {
            return !(a == b);
        }
        public static bool operator !=(IntType a, Fraction b)
        {
            return !(a == b);
        }
        public static bool operator !=(Fraction a, IntType b)
        {
            return !(a == b);
        }
        public static bool operator !=(RealType a, Fraction b)
        {
            return !(a == b);
        }
        public static bool operator !=(Fraction a, RealType b)
        {
            return !(a == b);
        }
        public static bool operator >(Fraction a, Fraction b)
        {
            if (a.GetHashCode() == b.GetHashCode())
                return false;
            IntType cm = CommonMultiple(a.iDen, b.iDen);//分母的最小公倍数
            IntType an = a.iNum * (cm / a.iDen);//a的分子
            IntType bn = b.iNum * (cm / b.iDen);//b的分子
            return an > bn;
        }
        public static bool operator >(IntType a, Fraction b)
        {
            //return new Fraction(a, 1) > b;
            return a > b.ToReal();
        }
        public static bool operator >(Fraction a, IntType b)
        {
            //return a > new Fraction(b, 1);
            return a.ToReal() > b;
        }
        public static bool operator >(RealType a, Fraction b)
        {
            return a > b.ToReal();
        }
        public static bool operator >(Fraction a, RealType b)
        {
            return a.ToReal() > b;
        }
        public static bool operator <(Fraction a, Fraction b)
        {
            if (a.GetHashCode() == b.GetHashCode())
                return false;
            IntType cm = CommonMultiple(a.iDen, b.iDen);//分母的最小公倍数
            IntType an = a.iNum * (cm / a.iDen);//a的分子
            IntType bn = b.iNum * (cm / b.iDen);//b的分子
            return an < bn;
        }
        public static bool operator <(IntType a, Fraction b)
        {
            //return new Fraction(a, 1) < b;
            return a < b.ToReal();
        }
        public static bool operator <(Fraction a, IntType b)
        {
            //return a < new Fraction(b, 1);
            return a.ToReal() < b;
        }
        public static bool operator <(RealType a, Fraction b)
        {
            return a < b.ToReal();
        }
        public static bool operator <(Fraction a, RealType b)
        {
            return a.ToReal() < b;
        }
        public static bool operator >=(Fraction a, Fraction b)
        {
            if (a.GetHashCode() == b.GetHashCode())
                return true;
            IntType cm = CommonMultiple(a.iDen, b.iDen);//分母的最小公倍数
            IntType an = a.iNum * (cm / a.iDen);//a的分子
            IntType bn = b.iNum * (cm / b.iDen);//b的分子
            return an >= bn;
        }
        public static bool operator >=(IntType a, Fraction b)
        {
            //return new Fraction(a, 1) >= b;
            return a >= b.ToReal();
        }
        public static bool operator >=(Fraction a, IntType b)
        {
            //return a >= new Fraction(b, 1);
            return a.ToReal() >= b;
        }
        public static bool operator >=(RealType a, Fraction b)
        {
            return a >= b.ToReal();
        }
        public static bool operator >=(Fraction a, RealType b)
        {
            return a.ToReal() >= b;
        }
        public static bool operator <=(Fraction a, Fraction b)
        {
            if (a.GetHashCode() == b.GetHashCode())
                return true;
            IntType cm = CommonMultiple(a.iDen, b.iDen);//分母的最小公倍数
            IntType an = a.iNum * (cm / a.iDen);//a的分子
            IntType bn = b.iNum * (cm / b.iDen);//b的分子
            return an <= bn;
        }
        public static bool operator <=(IntType a, Fraction b)
        {
            //return new Fraction(a, 1) <= b;
            return a <= b.ToReal();
        }
        public static bool operator <=(Fraction a, IntType b)
        {
            //return a <= new Fraction(b, 1);
            return a.ToReal() <= b;
        }
        public static bool operator <=(RealType a, Fraction b)
        {
            return a <= b.ToReal();
        }
        public static bool operator <=(Fraction a, RealType b)
        {
            return a.ToReal() <= b;
        }
        //重载四则运算符
        public static Fraction operator +(Fraction a, Fraction b)
        {
            a.DenZeroCheck();
            b.DenZeroCheck();
            IntType cm = CommonMultiple(a.iDen, b.iDen);//分母的最小公倍数
            IntType an = a.iNum * (cm / a.iDen);//a的分子
            IntType bn = b.iNum * (cm / b.iDen);//b的分子
            return new Fraction(an + bn, cm);
        }
        public static Fraction operator +(IntType a, Fraction b)
        {
            return (new Fraction(a, 1) + b);
        }
        public static Fraction operator +(Fraction a, IntType b)
        {
            return b + a;
        }
        public static Fraction operator -(Fraction obj)
        {
            obj.iNum *= -1;
            return obj;
        }
        public static Fraction operator -(Fraction a, Fraction b)
        {
            return a + (-b);
        }
        public static Fraction operator -(IntType a, Fraction b)
        {
            return a + (-b);
        }
        public static Fraction operator -(Fraction a, IntType b)
        {
            return a + (-b);
        }
        public static Fraction operator *(Fraction a, Fraction b)
        {
            return new Fraction(a.iNum * b.iNum, a.iDen * b.iDen);
        }
        public static Fraction operator *(IntType a, Fraction b)
        {
            return new Fraction(a, 1) * b;
        }
        public static Fraction operator *(Fraction a, IntType b)
        {
            return b * a;
        }
        public static Fraction operator !(Fraction obj)//求倒数
        {
            if (obj == 0)
                throw new FractionException("无法求\"0\"的倒数");
            return new Fraction(obj.iDen, obj.iNum);//交换分子与分母
        }
        public static Fraction operator /(Fraction a, Fraction b)
        {
            if (b == 0)
                throw new FractionException("\"0\"作为除数");
            return a * !b;
        }
        public static Fraction operator /(IntType a, Fraction b)
        {
            if (b == 0)
                throw new FractionException("\"0\"作为除数");
            return a * !b;
        }
        public static Fraction operator /(Fraction a, IntType b)
        {
            if (b == 0)
                throw new FractionException("\"0\"作为除数");
            a.iDen *= b;
            return a.Simplify();
        }
        public static Fraction operator |(Fraction a, Fraction b)//求最大公约数
        {
            return new Fraction(CommonDivisor(a.iNum, b.iNum), CommonMultiple(a.iDen, b.iDen));
        }
        public static Fraction operator &(Fraction a, Fraction b)//求最小公倍数
        {
            return new Fraction(CommonMultiple(a.iNum, b.iNum), CommonDivisor(a.iDen, b.iDen));
        }
        int IComparable<Fraction>.CompareTo(Fraction other)
        {
            Fraction dis = this - other;
            return (int)(dis.iNum / dis.iDen);
        }
        int IComparable.CompareTo(object other)
        {
            if (other is IntType)
            {
                return (int)((this - (IntType)other).ToReal());
            }
            else if (other is Fraction)
            {
                return (this as IComparable<Fraction>).CompareTo((Fraction)other);
            }
            else if (other is RealType)
            {
                return (int)(this.ToReal() - (RealType)other);
            }
            else
                return 0;
        }
    }
}