php,高精度函数,源码分析

PHP高精度函数主要用于解决PHP整数计算时超出最大值的问题。在PHP中,整数取值范围一般为-2147483648到2147483647,超出这个范围的计算结果将会出现错误。

为了解决这个问题,PHP提供了高精度函数,可以实现任意位数的整数计算。高精度函数主要有四个方面的功能:

1.高精度加减乘除运算

2.高精度取模运算

3.高精度比较大小

4.高精度幂运算

其中,加减乘除运算是最常用的功能,下面就详细解释一下。

高精度加减乘除运算:

在PHP中,整数计算的原理是使用二进制位运算,因此对于两个较大的整数的加减乘除运算,需要分别对每一位进行操作,这就需要用到数组或字符串来存储每一位的值。下面是高精度加法函数的代码:

```php

function add($num1, $num2) {

$len1 = strlen($num1);

$len2 = strlen($num2);

$maxlen = max($len1, $len2);

$num1 = str_pad($num1, $maxlen, "0", STR_PAD_LEFT);

$num2 = str_pad($num2, $maxlen, "0", STR_PAD_LEFT);

$result = '';

$carry = 0;

for ($i = $maxlen - 1; $i >= 0; $i--) {

$tmp = (int)$num1[$i] + (int)$num2[$i] + $carry;

$result = ($tmp % 10) . $result;

$carry = (int)($tmp / 10);

}

if ($carry) {

$result = "1" . $result;

}

return $result;

}

```

这个函数的参数$num1和$num2是两个需要相加的数,返回值是两个数相加的结果。这个函数首先计算$num1和$num2的长度,并找出两个数中长度最长的那个值,然后使用str_pad函数在较短的数的前面用0补全,使得两个数的长度相等。接下来,使用循环从最后一位开始对$num1和$num2进行相加,处理进位,最后判断是否有进位未处理,如果有,则在结果的最前面加上1。

同理,高精度减法、乘法和除法也需要借助数组或字符串来实现。需要注意的是,如果是除法运算,需要先计算出商和余数,再根据题目要求返回其中一个值或者返回二者都要求的情况。

除此之外,还可以使用高精度函数来实现其它功能,比如高精度取模运算、比较大小和幂运算等。

高精度取模运算:

取模运算是将一个数除以另一个数后得到余数的操作。在进行高精度取模运算时,需要利用除法的原理来计算余数。下面是高精度取模函数的代码:

```php

function mod($num1, $num2) {

$len1 = strlen($num1);

$len2 = strlen($num2);

$dividend = '';

$remainder = '';

while ($len1) {

$dividend = $remainder . substr($num1, 0, $len2);

$remainder = (int)$dividend % (int)$num2;

$num1 = substr($num1, $len2);

$len1 = strlen($num1);

}

return $remainder;

}

```

这个函数的参数$num1和$num2是两个需要取模的数,返回值是$num1除以$num2后的余数。这个函数首先计算出$num1和$num2的长度,然后使用while循环进行计算。在循环中,$dividend变量保存$num1的当前计算值,即$remainder和$num1当前位置往后的数,如果$dividend小于$num2,则意味着已经取到余数了,返回$dividend值即可;否则,继续循环,将当前计算值$dividend和$num2做除法运算,得到余数$remainder和商,再去掉$current_first,并继续循环。

比较大小:

比较大小是判断两个数的大小关系,常用于排序和查找最值等场景。使用高精度函数比较大小时,需要从高位向低位进行比较。下面是高精度比较函数的代码:

```php

function cmp($num1, $num2) {

$len1 = strlen($num1);

$len2 = strlen($num2);

if ($len1 > $len2) {

return 1;

} elseif ($len1 < $len2) {

return -1;

} else {

for ($i = 0; $i < $len1; $i++) {

if ($num1[$i] > $num2[$i]) {

return 1;

} elseif ($num1[$i] < $num2[$i]) {

return -1;

}

}

return 0;

}

}

```

这个函数的参数$num1和$num2是需要比较的两个数,返回值是两个数的大小关系。这个函数首先计算出两个数的长度,若两个数的长度不同时,返回长度大的数为较大;若两个数的长度相同,则从高位到低位进行比较,若$num1的当前位大于$num2的当前位,则返回$num1为较大;若$num1的当前位小于$num2的当前位,则返回$num1为较小;否则继续循环。

高精度幂运算:

幂运算是指将一个数的某一次方,需要重复乘以该数多次。使用高精度函数进行幂运算时,可以采用递归实现,每次递归乘以2即可。下面是高精度幂运算函数的代码:

```php

function pow($num, $exp) {

if ($exp == 0) {

return "1";

} elseif ($exp % 2 == 0) {

$tmp = pow($num, $exp / 2);

return multiply($tmp, $tmp);

} else {

$tmp = pow($num, ($exp - 1) / 2);

return multiply(multiply($tmp, $tmp), $num);

}

}

```

这个函数的参数$num和$exp分别为底数和指数,返回值是$num的$exp次方。这个函数使用递归实现幂运算,若$exp等于0,则返回1;若$exp为偶数,则将$exp折半,递归求解,再将结果相乘;若$exp为奇数,则将$exp减1后折半,递归求解,再将结果相乘,最后再乘以$num。

需要注意的是,在使用高精度函数进行计算时,需要注意数据类型、数值范围以及精度损失等问题。如果数据类型不正确,可能会导致结果不准确或程序出现错误;如果数值范围超出了计算机的处理能力,也会导致结果不准确或程序出现错误;如果进行过多的精度转换,可能会引起精度丢失的问题。因此,在使用高精度函数进行计算时需要认真了解数据类型、数值范围和精度控制等知识点,避免产生错误。

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