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c++如何实现大数相加_c++高精度加法算法【教程】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-03 12:46:02

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来源于php中文网

原创

因为C++原生整型位宽固定,int和long long无法存储超长数字,必须用字符串模拟手工加法:倒序逐位相加、处理进位,最后反转结果。

c++如何实现大数相加_c++高精度加法算法【教程】

为什么不能直接用 intlong long 做大数相加

因为 C++ 原生整型有固定位宽,int 通常最多存 10 位十进制数,long long 也只撑到约 19 位。一旦输入超过这个长度(比如 100 位的数字字符串),直接转换会溢出或截断,结果完全错误。

所以必须把数字当字符串读入,逐位模拟手工加法——从个位开始,带进位相加,结果存进新字符串。

  • 输入一定是非负整数字符串(如 "999""12345678901234567890"
  • 不支持负号或小数点;若需处理负数,得先解析符号再分情况调用加/减逻辑
  • 两个字符串长度可能差异很大,不能假设等长

如何逐位模拟加法并处理进位

核心是倒序遍历两个字符串,用 carry 记录当前进位(初始为 0),每次取对应位的数字(越界则按 0 处理),计算 sum = digit1 + digit2 + carry,然后 carry = sum / 10,当前位结果为 sum % 10

最后别忘了把最高位的 carry(可能是 1)追加进去。

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示例关键片段:

string addStrings(string num1, string num2) {
    string res;
    int i = num1.size() - 1, j = num2.size() - 1, carry = 0;
    while (i >= 0 || j >= 0 || carry) {
        int d1 = (i >= 0) ? num1[i--] - '0' : 0;
        int d2 = (j >= 0) ? num2[j--] - '0' : 0;
        int sum = d1 + d2 + carry;
        carry = sum / 10;
        res.push_back('0' + (sum % 10));
    }
    reverse(res.begin(), res.end());
    return res;
}

为什么必须反转结果字符串

因为是从个位开始算的,每次 push_back 得到的是“低位在前”的顺序(比如算 "123"+"45",先得到个位 '8',再十位 '6',再百位 '1',拼出来是 "861"),必须 reverse 才能变成正确顺序 "168"

  • 不反转会导致结果完全颠倒,这是新手最常漏掉的一步
  • 也可以改用 res.insert(res.begin(), '0' + (sum % 10)) 避免反转,但每次插入头是 O(n),整体变慢
  • vector 替代 string 中间存储,最后构造 string,性能更稳

边界情况和易错点

实际写的时候,光逻辑对还不够,容易在细节上翻车:

  • 空字符串输入:虽然题目通常保证非空,但加一句 if (num1.empty()) return num2; 更健壮
  • 字符转数字写成 num1[i] - '0',不是 - 0- '1';ASCII 差值必须准确
  • i--j-- 要放在三元表达式里,不能写在 while 循环末尾——否则某次越界后还会多减一次
  • 循环条件是 i >= 0 || j >= 0 || carry,不是只判 ij;否则最后进位 1 会被丢掉

高精度加法真正难的不是算法本身,而是这些下标、边界、字符/数字转换的细节堆叠起来,一不小心就段错误或结果错一位。写完务必用 "999"+"1""0"+"0""123"+"4567" 这类极端样例过一遍。

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