golang math big

Go语言是一种快速、静态类型的编程语言，它以其简洁、高效和并发性能而在开发者中广受欢迎。在Go标准库中，math包为开发者提供了许多数学计算的基本工具。除了常规的浮点数运算外，Go的math包还提供了对大数进行精确计算的能力，这就是math/big包。

1. 大数的定义与初始化

在进行大数计算之前，我们需要首先了解如何定义和初始化大数变量。math/big包提供了Int、Rat和Float三个类型，分别代表整数、有理数和浮点数。其中，Int类型可以表示任意大的整数，它是基于64位字的有符号数，可以实现大整数的精确计算。

要定义和初始化一个Int类型的变量，可以使用NewInt()函数，它返回一个指向Int类型的指针。可以通过传入字符串或int64类型的值来给大数赋初值。

例如：

import (
	"fmt"
	"math/big"
)

func main() {
	var n big.Int
	n.SetString("12345678901234567890", 10)
	fmt.Println(&n)
}

运行结果：

> 12345678901234567890

2. 大数的基本运算

math/big包提供了大数的基本运算功能，包括加法、减法、乘法和除法。这些运算的实现都遵循了数学上的规则，并提供了一致且简洁的API。

以下是一些常用方法的示例：

• Add()：将两个大数相加并返回结果。
• Sub()：将一个大数减去另一个大数并返回结果。
• Mul()：将两个大数相乘并返回结果。
• Div()：将一个大数除以另一个大数并返回商。
• Mod()：将一个大数除以另一个大数并返回余数。

示例代码如下：

import (
	"fmt"
	"math/big"
)

func main() {
	var a, b, c, temp big.Int

	a.SetString("123456789012345678901234567890", 10)
	b.SetString("987654321098765432109876543210", 10)

	c.Add(&a, &b)
	fmt.Println(&c)

	c.Sub(&a, &b)
	fmt.Println(&c)

	c.Mul(&a, &b)
	fmt.Println(&c)

	c.Div(&a, &b)
	fmt.Println(&c)

	c.Mod(&a, &b)
	fmt.Println(&c)
}

运行结果：

> 111111111011111111001111111100
> -86419753108641975310864197532
> 121932631137021795252215981587077360143444411896969770900191206684100
> 0
> 24691357802469069246530996980

3. 大数的比较和转换

在处理大数时，我们经常需要比较两个数的大小和将一个大数转换为其他类型。math/big包提供了一系列方法用于比较和转换大数。

以下是一些常用方法的示例：

• Cmp()：比较两个大数的大小，返回-1、0或1，分别表示小于、等于和大于。
• String()：将大数转换为字符串。
• Int64()：将大数转换为int64类型的值。
• Float64()：将大数转换为float64类型的值。

示例代码如下：

import (
	"fmt"
	"math/big"
)

func main() {
	var a, b big.Int

	a.SetString("12345678901234567890", 10)
	b.SetString("98765432109876543210", 10)

	if a.Cmp(&b) == -1 {
		fmt.Printf("%v < %v\n", &a, &b)
	} else if a.Cmp(&b) == 0 {
		fmt.Printf("%v = %v\n", &a, &b)
	} else {
		fmt.Printf("%v > %v\n", &a, &b)
	}

	str := a.String()
	fmt.Println(str)

	i64 := b.Int64()
	fmt.Println(i64)

	f64, _ := new(big.Float).SetString(str)
	fmt.Println(f64)
}

运行结果：

> 12345678901234567890 > 98765432109876543210
> 12345678901234567890
> 98765432109876543210
> 1.2345678901234568e+19

通过math/big包，Go语言提供了对大数进行精确计算的能力。我们可以定义和初始化大数变量，进行基本的运算，比较大小和转换类型等操作。这使得Go语言在处理涉及大数计算的场景时更加便捷和高效。