diff --git a/solutions/43. Multiply Strings.md b/solutions/43. Multiply Strings.md new file mode 100644 index 0000000..4818285 --- /dev/null +++ b/solutions/43. Multiply Strings.md @@ -0,0 +1,138 @@ +# [43. Multiply Strings](https://leetcode.com/problems/multiply-strings/) +# 思路 +题目要求实现大整数乘法。 +## 思路一 +最直观的思路,就是是我们小学学的两数相乘的方法。回忆一下小学求456x123的过程: +``` + 456 + x 123 + ------- + 1368 -> 1238 + 921. -> 9210 + + 456.. -> 45600 + ------------------ + = 56088 +``` + +即分成两个大步: +1. 求123中每个数字3、2、1分别对456的乘积1368、921和456; +2. 将上面得到的乘积相加(注意合理插入一些0)得最终结果56088。 + +我们将上面这两步定义成两个函数`digit_mul_reversed_bigNum`和`reversed_bigNum_add`,具体定义见代码详细解释。 +> 为了方便处理,将所有用string表示的大数做了翻转处理,即123 -> "321"。 + +若m和n分别代表两个大数的长度,则易知时间复杂度O(mn),空间复杂度O(m+n)。 + + +## 思路二 +虽然思路一很好想,但是实现起来略显复杂,而且需要先对字符串进行翻转,因此时间效率比较低。有没有elegant一点的方法? + +我们知道,位数分别为len1和len2的两整数相乘,结果的位数不会超过len1 + len2(例如99 x 999 < 100 x 1000 = 100000),所以一开始我们可以开一个大小为len1 + len2的数组来存放这个乘积。而且,对于num1和num2中的每一个数字,我们都知道这两个数字的积对应于前面数组的哪一位,例如num1=456,num2=123时,6和3相乘结果对应于最终乘积的最末位(同时有个进位),5与3的相乘结果对应于最终结果的倒数第二位(也有个进位),以此类推。所以我们有如下算法: + +1. 首先开一个大小为len1 + len2的int型数组res_num并初始化为0; +2. 对num1和num2做一个双重循环从后向前(即i、j的初始值分别为len1-1、len2-1)遍历,当前位置的两个数字相乘的结果对应res_num中的位置是`i+j+1`(例如初始时i=len1-1,j=len2-1,对应的就是len1+len2-1),所以应该`num_res[i + j + 1] += (num1[i] - '0') * (num2[j] - '0');` +3. 处理进位,使num_res每一个元素都位于0到9,我们也可以在第2步同时处理进位,但是单独处理的话计算量会小一些。 +4. 到目前位置我们就得到了数值型的结果,再转换成string即可,注意跳过前导0。 + +时间复杂度O(mn),空间复杂度O(m+n)。 + + +# C++ +## 思路一 +``` C++ +class Solution { +private: + string digit_mul_reversed_bigNum(const int &dt, const string &bN, int lead_0){ + /*第1步:求一个数字(0-9)与一个大数的乘积。 + bN: 翻转后的大数,例如bN="321"代表123 + lead_0: 结果中前面先插入的0的个数 + return: 乘积(同样是翻转了的,即"0129"代表9210) + */ + if(!dt) return "0"; + if(bN.size() == 1 && bN[0] == '0') return "0"; + string res; + while(lead_0--) res += '0'; // 插入0 + int mul, cin = 0; // cin表示进位,下同 + for(int i = 0; i < bN.size(); i++){ + mul = dt * (bN[i] - '0') + cin; + res += (mul % 10 + '0'); + cin = mul / 10; + } + if(cin > 0) res += (cin + '0'); + return res; + } + void reversed_bigNum_add(string &a, const string &b){ // a+=b + /*第2步: 将第1步求得的乘积累加起来,a和b都是翻转后的大数 + 注意 a 传入的是引用 + */ + int sum, cin = 0; + int i = 0, len1 = a.size(), len2 = b.size(); + while(i < len1 && i < len2){ // 大数加法 + sum = a[i] - '0' + b[i] - '0' + cin; + a[i] = sum % 10 + '0'; + cin = sum / 10; + i++; + } + // 下面两个while至多执行一个 + while(i < len1 && cin > 0){ // a 比 b 长 + sum = a[i] - '0' + cin; + a[i] = sum % 10 + '0'; + cin = sum / 10; + i++; + } + while(i < len2){ // b 比 a 长 + if(!cin){ // 如果cin=0,那么直接将b的剩余部分接到a后面即可 + a.append(b, i, len2); + break; + } + sum = b[i] - '0' + cin; + a += (sum % 10 + '0'); + cin = sum / 10; + i++; + } + if(cin > 0) a += (cin + '0'); + } +public: + string multiply(string num1, string num2) { + reverse(num1.begin(), num1.end()); + reverse(num2.begin(), num2.end()); + string res, tmp; + for(int i = 0; i < num1.size(); i++){ + tmp = digit_mul_reversed_bigNum(num1[i]-'0', num2, i); + reversed_bigNum_add(res, tmp); + } + reverse(res.begin(), res.end()); + if(res.empty()) return "0"; + return res; + } +}; +``` + +## 思路二 +``` C++ +class Solution { +public: + string multiply(string num1, string num2) { + int len1 = num1.size(), len2 = num2.size(); + string res; + int num_res[len1 + len2] = {0}; + for(int i = len1 - 1; i >= 0; i--){ + for(int j = len2 - 1; j >= 0; j--){ + num_res[i + j + 1] += (num1[i] - '0') * (num2[j] - '0'); + // num_res[i + j + 1] += num_res[i + j + 2] / 10; + // num_res[i + j + 2] %= 10; + } + } + for(int i = len1 + len2 - 1; i > 0; i--){ // 处理进位 + num_res[i - 1] += num_res[i] / 10; + num_res[i] %= 10; + } + + int i = 0; + while(i < len1 + len2 && !num_res[i]) i++; // 跳过前导0 + while(i < len1 + len2) res += num_res[i++] + '0'; + if(res.empty()) return "0"; + return res; + } +}; +``` \ No newline at end of file