C语言课程设计——大整数运算

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　该大整数运算系统用于对有符号的位数不超过500位的大整数进行加、减、乘、除四则运算和计算N（0<=N<=10000）的阶乘。
注意事项 ：
    1、操作期间，进行四则运算时若大整数为正数请直接省略‘+ ’号。\n");
    2、该大整数运算系统设定处理位数不超过500位的大整数四则运算和计算N(0<=N<=10000)的阶乘，可根据情况调整相关程序参数，进行位数更大的四则运算和N值更大的阶乘计算。
    3、为了保证程序设计流程的简捷性，该系统没有很高的操作容错性能，所以欲执行某项功能，请务必根据提示输入正确的选项值进行操作。
    课程设计中包含程序，程序运行所需文件，设计报告（电子版和打印版），应有尽有，欢迎小伙伴们在本博客的文件中下载使用。

　下面的程序正常运行需要在百度网盘中下在相应输出文件，否则无法正常使用哦。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<ctype.h>
#include <conio.h>
const int N1=40000;
const int N2=510;

void Display();                                              //显示主菜单
char* Input(char str[]);                                       //输入
void Output(int result[],int j);                             //输出             
int Add(char str1[],char str2[],int result[]);                 //相加 
int Sub(char str1[],char str2[],int result[]);                 //相减 
int Mul(char str1[],char str2[],int result[]);                 //相乘 
int Div(char str1[],char str2[],int result[]);                 //相除 
int Fac(int n,int result[]);                                   //计算阶乘
int Substract(int *bjs,int *js,int Num_len1,int Num_len2);  //计算差的位数
//以上函数返回值为int类型的均是结果的首位非零数字在数组中的下标，小于0表示无结果不输出
int IsBig_num(char str1[],char str2[]);                         //比较 

int main()
{
    int  select,op,n,rs=-1,result[N1];          
    //rs表示该数的首位非零数字在数组中的下标，小于0表示无结果不输出 
    char str1[N2],str2[N2],*Fir_num,*Sec_num;
    while(1)
    {
        Display();
        printf("\n请输入欲执行功能的选项值（0-4）: ");
        scanf("%d",&select);
        switch(select)
        {
            case 1:
                printf("\n\t\t1 加法运算\n");
                printf("\n\t\t2 减法运算\n");
                printf("\n\t\t3 乘法乘法\n");
                printf("\n\t\t4 除法运算\n");
                printf("\n请输入对应运算的选项值（1-4）: ");
                scanf("%d",&op);
                memset(result,0,sizeof(result));
                switch(op)
                {
                    case  1:
                        printf("\n请输入一个不超过500位的大整数作为 一个加数\n");
                        Fir_num=Input(str1);
                        printf("\n请输入另一个不超过500位的大整数作为 另一个加数\n");
                        Sec_num=Input(str2);
                        printf("\n两数之和为\n");
                        rs=Add(Fir_num,Sec_num,result);
                        break;
                    case   2:
                        printf("\n请输入一个不超过500位的大整数作为 被减数\n");
                        Fir_num=Input(str1);
                        printf("\n请输入另一个不超过500位的大整数作为 减数\n");
                        Sec_num=Input(str2);
                        printf("\n两数之差为\n");
                        rs=Sub(Fir_num,Sec_num,result);
                        break;
                    case   3:
                        printf("\n请输入一个不超过500位的大整数作为 一个因数\n");
                        Fir_num=Input(str1);
                        printf("\n请输入另一个不超过500位的大整数作为 另一个因数\n");
                        Sec_num=Input(str2);
                        printf("\n两数之积为\n");
                        rs=Mul(Fir_num,Sec_num,result);
                        break;
                    case   4:
                        printf("\n请输入一个不超过500位的大整数作为 被除数\n");
                        Fir_num=Input(str1);
                        printf("\n请输入另一个不超过500位的大整数作为 除数\n");
                        Sec_num=Input(str2);
                        printf("\n两数之商为\n");
                        rs=Div(Fir_num,Sec_num,result); 
                        break;
                    default:
                        printf("\n无效输入\n");
                }
                break;
            case 2:
                printf("\n请输入N(0<=N<=10000)\n");
                scanf("%d",&n);
                if(n>10000||n<0)    
                printf("\n错误输入（0<=N<=10000）\n");
                else
                {
                    memset(result,0,sizeof(result));
                    rs=Fac(n,result);
                    printf("\n%d!为\n",n);
                }
                break;
            case  3:
                FILE *fp;
                if(NULL==(fp=fopen("系统简介.txt","r")))
                    printf("文件打开失败！\n");
                char ch1;
                while(EOF != (ch1=fgetc(fp)))
                {
                    printf("%c",ch1);
                }
                fclose(fp);
                break;
            case  4:
                FILE *fq;
                if(NULL==(fq=fopen("开发人员.txt","r")))
                    printf("文件打开失败！\n");
                char ch2;
                while(EOF != (ch2=fgetc(fq)))
                {
                    printf("%c",ch2);
                }
                fclose(fq);
                break;
            case  0:
                return 0; 
            default:
                printf("\n无效输入\n");
        }
        if(rs >= 0)
        {
            Output(result,rs);
            rs=-1;
        }
        printf("\n__________________________________________\n");
        printf("\n按任意键继续 . . . ");
        getch();
        system("cls");
    }
}
//主菜单
void Display(void)
{
    printf("\n* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");
    printf("\t      大整数运算系统            \n");
    printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");
    printf("\t\t1 四则运算\t \t\n");
    printf("\t\t2 计算N!     \t\t\n");
    printf("\t\t3 系统简介  \t\t\n");
    printf("\t\t4 开发人员 \t\t\n");
    printf("\t\t0 退出   \t\t\n");
    printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");
}
//输入函数 
char* Input(char str[])
{
    scanf("%s",str); 
    char *p=str;
    while(*p=='0')
        p++;
    if(*p=='\0')
        p--;
    return p;
} 
//输出函数 
void Output(int result[],int j)
{
    int i;
    for(i=j;i>=0;i--) 
        printf("%d",result[i]);
    printf("\n");
}
//加法函数 
int Add(char str1[],char str2[],int result[])
{
    int  Num_len1,Num_len2,l,i,j;
    if(str1[0]=='-'||str2[0]=='-')
    {
        if(str1[0]=='-'&&str2[0]=='-')
        {
            printf("-");
            str1++;
            str2++;
        }
        else
        {
            if(str1[0]=='-')
            {
                if(IsBig_num(str1+1,str2)==0)
                    return 0;
                else    if(IsBig_num(str1+1,str2)<0)
                    return Sub(str2,str1+1,result);
                else  
                {
                    printf("-");
                    return Sub(str1+1,str2,result);
                }
            }
            else
            {
                if(IsBig_num(str1,str2+1)==0)
                    return 0;
                else    if(IsBig_num(str1,str2+1)>0)
                    return Sub(str1,str2+1,result);
                else  
                {
                    printf("-");
                    return Sub(str2+1,str1,result);
                }
            }
        }
    }
    strrev(str1);      
    strrev(str2);
    Num_len1=strlen(str1); 
    Num_len2=strlen(str2);
    if(Num_len1>=Num_len2) {//按较大数的位数将小数高位用0补齐
        l=Num_len1;
        for(i=Num_len2;i<l;i++)
            str2[i]='0';
    }
    else{
        l=Num_len2;
        for(i=Num_len1;i<l;i++)
            str1[i]='0';
    }        
    for(i=0;i<l;i++){
        result[i] += str1[i]-'0'+str2[i]-'0';//一一对应-'0' 
        if(result[i] > 9)
        {
            result[i] %= 10;
            result[i+1]++;//进位 
        }
    }
    for(j=i;j>=0;j--)
        if(result[j])//返回结果的非零首位在数组中的下标 
            return j;
    return 0;
}
//减法函数 
int Sub(char str1[],char str2[],int result[])
{
    int i,Num_len1,Num_len2;
    char *temp;
    if(str1[0]=='-'||str2[0]=='-')
    {
        if(str1[0]=='-'&&str2[0]=='-')
        {
            if(IsBig_num(str1+1,str2+1)==0)
                return 0;
            else    if(IsBig_num(str1+1,str2+1)<0)
            {
                temp=str2++;
                str2=str1++;
                str1=temp;
            }
            else  
            {
                printf("-");
                str1++;
                str2++;
            }
        }
        else
        {
            if(str1[0]=='-')
            {
                printf("-");
                return Add(str1+1,str2,result);
            }
            else
                return Add(str1,str2+1,result);
        }
    }
    else
    {
        if(IsBig_num(str1,str2)==0)
            return 0;
        else    if(IsBig_num(str1,str2)<0)  
        {
            printf("-");
            temp=str2;
            str2=str1;
            str1=temp;
        }
    }
    Num_len1=strlen(str1);
    Num_len2=strlen(str2);
    strrev(str1);
    strrev(str2);
    if(Num_len1>Num_len2){//高位补零
        for(i=Num_len2;i<Num_len1;i++) 
            str2[i]='0';
    }
    for(i=0;i<Num_len1;i++) {
        result[i] += (str1[i]-'0') - (str2[i]-'0');
        if(result[i] < 0){
            result[i] += 10;
            result[i+1]--;
        }
    }
    for(i=Num_len1-1;i>=0;i--) 
        if(result[i])
            return i;
    return 0;
}
//乘法函数 
int Mul(char str1[],char str2[],int result[])
{
    int  i,j,Num_len1,Num_len2;
    if(str1[0]=='-'||str2[0]=='-')
    {
        if(str1[0]=='-'&&str2[0]=='-')
        {
            str1++;
            str2++;
        }
        else
        {
            printf("-");
            if(str1[0]=='-')
                str1++;
            if(str2[0]=='-')
                str2++;
        }
    }
    Num_len1=strlen(str1);
    Num_len2=strlen(str2);
    strrev(str1);
    strrev(str2);
    //乘积 
    for(i=0;i<Num_len1;i++) 
        for(j=0;j<Num_len2;j++)
            result[i+j] += (str1[i]-'0')*(str2[j]-'0');
    //处理进位
    for(i=0;i<N2*2;i++) {
        if(result[i] > 9)//先计算进位，否则前面的值先改变，不能进位 
        {
            result[i+1] += result[i] / 10 ;
            result[i]   %= 10;
        }
    } 
     //输出 
    for(i=2*N2;i>=0;i--) 
        if(result[i])
             return i; 
    return 0;
}
//除法函数 
int Div(char str1[],char str2[],int result[])
{
    int  a[N2],b[N2];
    int i,j,k,Num_len1,Num_len2,n;
    if(str1[0]=='-'||str2[0]=='-')
    {
        if(str1[0]=='-'&&str2[0]=='-')
        {
            str1++;
            str2++;
        }
        else
        {
            printf("-");
            if(str1[0]=='-')
                str1++;
            if(str2[0]=='-')
                str2++;
        }
    }
    Num_len1=strlen(str1);
    Num_len2=strlen(str2);
    if(Num_len2==1 && str2[0]=='0'){
        printf("错误输入（除数不能为零）\n");
        return -1;
    }
    memset(a,0,sizeof(a));//数组初始化 
    memset(b,0,sizeof(b));
    for(j=0,i=Num_len1-1;i>=0;i--)
        a[j++]=str1[i]-'0';
    for(j=0,i=Num_len2-1;i>=0;i--)
        b[j++]=str2[i]-'0';
    
    Num_len1=Substract(a,b,Num_len1,Num_len2);
    if(Num_len1<=0){
        if(Num_len1<0) {
            return 0;//第一次减时不够减为
        }
        else {
            result[0]=1;//正好够减商为
            return 0;
        } 
    }
    result[0]++;
    n=Num_len1-Num_len2; 
    if(n<0) { 
        result[0]=1; //减过一次不够减商为
        return 0 ; 
    } 
    else if(n>0) {
        for(i=Num_len1-1;i>=0;i--) {//将减数逆置 
            if(i>=n)//倒着存储 当i大于等于n时，将i的位置存i-n的值，否则存0 
            b[i]=b[i-n];
            else
            b[i]=0;
        }
    }
    Num_len2=Num_len1;
    for(j=0;j<=n;j++) {
        while( (k=Substract(a,b+j,Num_len1,Num_len2-j)) >= 0)//传递对应的参数  
        {
            Num_len1=k;//更新长度 
            result[n-j]++;//n-j是对应的位权 
        }
    }
    for(i=0;i<N2;i++){
        if(result[i]>=10) 
            result[i+1] += result[i]/10;//先进位再处理本位 
        result[i] %= 10; 
    }
    for(i=N2;i>=0;i--)
        if(result[i])
            return i; 
    return 0;
}
//计算差的长度函数 
int Substract(int *bjs,int *js,int Num_len1,int Num_len2)
{
     int i;
     if(Num_len1<Num_len2)
     return -1;
     bool bLarge=false;//长度相等的小于 
     if(Num_len1==Num_len2) {
         for(i=Num_len1-1;i>=0;i--) {
             if(bjs[i]>js[i])
                 bLarge=true;
             else if(bjs[i]<js[i]) {
                 if(!bLarge)
                     return -1;
             }
          }
     }
    for(i=0;i<Num_len1;i++) {
         bjs[i] -= js[i];
         if(bjs[i]<0) {
             bjs[i] += 10;
             bjs[i+1]--;
         }
    } 
    for(i=Num_len1-1;i>=0;i--)
          if(bjs[i])
          return i+1;//返回长度加1 
    return 0;
}
 //计算阶乘函数 
int Fac(int n,int result[])
{
     int i,j,k,jw,t;
    result[0]=1;
    for(k=1, i=1;i<=n;i++){
        for(jw=0, j=0;j<k;j++){
            t         = result[j]*i + jw;
            result[j] = t%10;
            jw        = t/10;    
        } 
        while(jw)//直到上一个阶乘结果处理完后，将结果数组扩大，存进进位数即可
        {
            result[++k -1]= jw%10;
            jw /= 10;
        } 
    }
    return k-1;
}
//比较函数 
int IsBig_num(char str1[],char str2[])
{
    int Num_len1,Num_len2;
    Num_len1=strlen(str1);
    Num_len2=strlen(str2);
    if(Num_len1<Num_len2)
        return -1;
    else
    {
        if(Num_len1==Num_len2)
        {
            if(strcmp(str1,str2)==0)
                return 0;
            else
            {
                if(strcmp(str1,str2)<0)
                    return -1;
                else
                    return 1; 
            }
        }
        else
            return 1;
    }
}