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C++ 怎么实现大数相加 C++字符串模拟高精度运算【竞赛】

穿越時空

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发布时间:2026-01-28 13:47:40

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来源于php中文网

原创

因为 unsigned long long 最大约 1.8×10¹⁹,无法表示几百位大数,必须用字符串模拟竖式加法:反转对齐低位,逐位相加并处理进位,避免索引越界和进位遗漏。

c++ 怎么实现大数相加 c++字符串模拟高精度运算【竞赛】

为什么不能直接用 long long 做大数相加

因为 C++ 原生整型最大只到 unsigned long long(约 1.8×10¹⁹),而竞赛题里动辄给几百位的十进制字符串,比如 "999999999999999999999999999999",直接转整数会溢出甚至未定义行为。必须用字符串存数字,手动模拟竖式加法。

字符串从右往左逐位相加的核心逻辑

关键不是“怎么写”,而是“怎么对齐、进位、拼接”。真实比赛里容易错在索引越界或进位漏处理。

  • 两个字符串 ab,先反转(std::reverse),让低位在前,方便用下标 i 对应个位、十位…
  • carry = 0 记进位,循环到两串都结束且 carry == 0
  • 每轮:取 a[i] - '0'(注意判 i ),同理取 b[i],加 carry,再算新 digit = sum % 10carry = sum / 10
  • 结果先 push_back 当前位,最后再反转回来

示例片段:

string add(string a, string b) {
    reverse(a.begin(), a.end());
    reverse(b.begin(), b.end());
    string res;
    int carry = 0;
    for (int i = 0; i < a.size() || i < b.size() || carry; ++i) {
        int sum = carry;
        if (i < a.size()) sum += a[i] - '0';
        if (i < b.size()) sum += b[i] - '0';
        res.push_back('0' + sum % 10);
        carry = sum / 10;
    }
    reverse(res.begin(), res.end());
    return res;
}

输入可能带前导零或空串,怎么安全处理

竞赛输入不保证干净。比如 "000123""" 或全零串 "0000",直接运算没问题,但输出要规范成无前导零(除非结果就是 0)。

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  • 加法本身不怕前导零,反转后前面一堆 '0' 只是多算几轮,不影响结果
  • 但最终返回前要 trim:找到第一个非 '0' 位置;如果找不到(全是零),返回 "0"
  • 别用 stoi/stoll 去清零——它们会溢出或抛异常

性能和边界要注意什么

单次加法 O(n),n 是较长字符串长度,没问题。但如果你在循环里反复 res = "x" + res(头插),就变成 O(n²),卡 TLE。

  • 务必用 push_back + 最后反转,不是字符串拼接
  • 避免调用 substrerase 做截断,用双指针找有效起始位更稳
  • 如果题目要多次加减乘除,建议封装成类,内部统一用逆序存储,省去反复反转

最常被忽略的是:进位变量要用 int,别用 bool——两位最大 9+9+1=19,进位最多是 1,但逻辑上 carry 是整数,写 bool 会掩盖后续扩展性(比如改造成乘法时进位可能达 81)。

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