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2. 计算圆的相关数据

题中给出的r、h在最后的答案中无意义

球的体积 V = 4/3 Pi r^3 球的表面积 S = 4 Pi r^2

体积公式推导和论证 : https://www.zhihu.com/question/405287938

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

const float PI = 3.1415926;

int main(){

    float r,h;

    cout << "请依次输入半径和圆柱体高度." << endl;
    cin >> r >> h;

//  cout << setpreise(2) << setfixed;
    cout << setiosflags( ios::fixed ) << setiosflags( ios::right ) << setprecission( 2 );
    cout << "\n周长:" << 2*PI*r;
    cout << "\n面积:" << PI*r*r;
    cout << "\n圆球表面积:" << 4 * PI * r * r;
    cout << "\n球的体积:" << 4.0 / 3.0 * PI * r * r *r;
    cout << "\n圆柱体体积:" << PI*r*r*h;
    cout << endl;
    return 0;
}

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在C、C++中有一系列位运算符,在学习位运算符的时候就需要先了解反码、补码的原理。 因为位运算是按照变量在内存中所表示来进行运算的。

而计算机中,数字是按照二进制的补码进行存储的,当然(其他类型以及高级类型本质上也是数字)

二进制的原码,就是将十进制数转换为二进制。

正数的 反码、补码和原码一致

负数的 反码、补码按照以下方式转换

反码:原码符号位不变,其他位按位取反就可以得到了。 补码:反码+1就得到补码。

int a = 251
int b = -232

a的原码:00000000 11111011 a的反码:00000000 11111011 a的补码:00000000 11111011

b的反码:11111111 00010111 b的原码:10000000 11101000 b的补码:11111111 00011000

a+b = 19

使用ab的原码相加 得 10000001 11100011 即 -483 使用ab的反码相加 得 00000000 00010010 即 18 使用ab的补码相加 得 00000000 00010011 即 19

使用补码,如果从比较粗浅的角度来理解,主要是因为负数存在一个 -0,这个 -0 和“正数”中的0 冲突了,在进行加法运算的时候,-0也占了一个位置,这样就会导致,正负数相加结果和我们数学体系中的表示结果差一位,所以负数一律补1,这样就规避掉-0这个陷阱了。

“这个问题理解的时候,我觉得不要讲计算机中的数字理解位数字,实际上计算机里没有所谓的正负,只是存在了2^n中状态,而我们人类数学刚好存在一个0点,这个0点在二进制表示中,其实不应该有位置,但是又必须有,所以就会导致另外一个对称状态很尴尬。”


回到位运算

<< 左移 int a = 5; a<<=1 0000 0101->0000 1010 a=10

>> 右移 int a = 5; a>>=1; 0000 0101->0000 0010 a=2

& 与(且) int a = 5; a&=1; 0000 0101 & 0000 0001 > 0000 0001 a=1

int a = 5; a&=3; 0000 0101 & 0000 0011 > 0000 0001 a=1

|int a = 5; a|=1; 0000 0101 | 0000 0001 > 0000 0101 a=5

int a = 5; a|=3; 0000 0101 | 0000 0011 > 0000 0111 a=7

^ 异或 (不同) int a = 5; a^=1; 0000 0101 ^ 0000 0001 > 0000 0100 a=4

int a = 5; a^=3; 0000 0101 ^ 0000 0011 > 0000 0110 a=6

~ 取反 单目运算 int a = 5; ~0000 0101 > 1111 1010 (补码) 对补码进行还原 反码= 1111 1001,得到原码 = 1000 0110a= -6

C++中的基本数据类型定义没有最终的规定,由编译系统自行确定。

但是一些关系已经确定

长整形 不小于整形

短整形 不大于整形

一般16位机C++系统中,short int,int 2个字节,long int 4个字节 VC++中,short 2个字节,int,long int 4个字节

一个字节是计算机中的8个bit位 一个比特位就是硬件中的一个逻辑单元 可以表示0 或者1 所以一个字节就是 00000000 一个字节最大值就是 11111111 换算成10进制就是 1+2+4+8+16+32+64+128 = 255

两个字节就是 00000000 00000000 最大值是 11111111 11111111 => 1+2+... 2^15 = 65535

这里另外需要考虑一个问题就是符号,如果将刚才的范围的第一个比特位用作符号表示的话,那么一个字节的范围就是 1 0000000 - 1 11111110 0000000 - 0 1111111-128 -> -1,0 -> 127

这里的负数比正数多一个原因在于 补码机制

无符号,有符号 位数一致,无符号 绝对值大一倍(但没有负数)

基本关系: boolean = char < short <= int <= long <= float < double

Bool实际上需要的是最少的,只需要0,1但是最低的位数也是1字节 char也是1字节 255的范围用于表示基本英文字母和基础符号足够了

浮点数在计算机的表示方法

loat规格float共计32位,4字节由最高到最低位分别是第31、30、29、……、0位,则:31位是符号位,1表示该数为负,0表示为正。30-23位,一共8位是指数位。22-0位,一共23位是尾数位。3、转换例子按照IEEE浮点数表示法,将float型浮点数123456.0f转换为二进制(注:这里的f表示浮点数,为十进制数,不是表示16十六进制)。处理不带小数的浮点数时,直接将整数部转化为二进制表示:11110001001000000也可以这样表示:11110001001000000.0然后将小数点向左移,一直移到离最高位只有1位:1.11100010010000000共左移了16位,所以原数就等于:1.11100010010000000*(2^16)。

其实简单来说浮点数就是三个部分,位数0、小数点位置(二进制) 1-8 、整体数值二进制表示 9-31

谭浩强 C++程序设计(第三版)P189 第16题

输入一个字符串,内有数字和非数字字符,如

a123x456_17960?302tab5876

将其中连续的数字作为一个整数,依次存放到一个数组a中。统计总共有多少个整数,并输出这些数。

这个问题是比较好解决的,主要是三步

  1. 开辟一个 int a[(n+1)/2]; 大小的整数数组a,(n+1)/2 是字符串中能够包含的至多个整数了。 初始化一个数字统计 int total = 0;,用来累计出现过的数字总数。

  2. 遍历字符串,比对是否是数字,如果是 压入栈中,如果不是,将栈逐步清空并将取出的若干个数字计算为十进制数,其中每次出栈,将进制+1,则可以顺利求出。 每次得出一个新整数,total++

  3. 以total为终,遍历a并输出。

#include <iostream>
#include <stack>

using namespacing std;

int getNumberFromStack( stack &s ){ // 传递引用

    int level = 1;
    int number= 0;

    while( !stack.empty() ){

        number += stack.top() * level;

        stack.pop();
        level *= 10;
    }
    return number;
}

int main(){

    string s;
    cout << "请输入一个字符串,如a123x456_17960?302tab5876。\n";
    cin >> s;

    int a[ (s.size() + 1)/2 ];
    int total = 0;
    stack<int> numberStack;

    for( unsigned int i =0; i< s.size(); i++ ){

        if( s[i]<='9' && s[i]>='0' ){

            numberStack.push( s[i]-0 );
        }else if( !numberStack.empty() ){

            a[total++] = getNumberFromStack( numberStack );
        }
    }

    // 输出全部数字
    for( int k=0; k < total; k++ ){

        cout << a[k] << "\n";
    }

    return 0;
}



数据结构、算法与应用 习题6.1 69题 p143

给出一种整数表示法,用于对任意大小的整数进行数学运算(加减乘除),且不能有精度损失。

这里应该能支持两种表示法,1链表,2数组。

使用链表比较符合我们直观上对于数字的印象,其中将 rear链接到最后一位数,那么使用prev就可以陆续的取出每一个数字。 并且在进行数学运算时,我们无需关注最终的位数,只需要将结果insert进入结果链表中即可。

由于没有规定一定是正整数,所以需要给一个符号。 (在网上也搜索了一些大数运算的参考,没有提供有符号运算的版本) 带符号的时候,逻辑会变复杂不少。

这里我给出一个带符号的方式 其中isNegative true为负数,false为正数

为了表示符号对于运算的影响,我会写两个版本的 加法

链表表示:


class BigInt: public Chain<int>{
public:
    bool isNegative = false;

    BigInt( int* a, int size ){ // 基于数组构造
        for( int i=0; i<size; i++ ){
            insert( a[i] );
        }
    }

    // 最基本的 正正 相加
    BigInt& operator+( BigInt& bigInt ){
        int plus = 0;  // 进位
        int res  = 0;  // 单次计算结果
        BigInt result = new BigInt; // 结果
        ChainNode<int>* cursor = last();
        ChainNode<int>* targetCursor = bigInt.last();

        // 使用倒序的方式取出元素并计算
        while( cursor->prev() && targetCursor->prev() ){
            res = cursor->element + targetCursor->element + plus;
            plus = res > 9 ? 1 : 0;

            result->prepend( res ); // prepend即为 addAfter( head )
            cursor = cursor->prev();
            targetCursor = targetCursor->prev();
        }
        while( cursor->prev() ){
            result->prepend( cursor->element );
            cursor = cursor->prev();
        }
        while( targetCursor->prev() ){
            result->prepend( targetCursor->element );
            targetCursor = targetCursor->prev();
        }
        return result;
    }

    // 完整版 带符号运算的加法 (不是重载!!!)
    BigInt& operator+( BigInt& bigInt ){

        BigInt result = new BigInt; // 结果
        result.isNegative = size() >= bigInt.size() ? isNegative : bigInt.isNegative; // 暂定为较大位数。 如果位数相同,根据最后一次计算结果修正。

        int plus = 0;   // 进位或借位
        int res;        // 单次计算结果
        ChainNode<int>* cursor = last();                // 当前游标
        ChainNode<int>* targetCursor = bigInt.last();   // 目标游标

        while( cursor->prev() && targetCursor->prev() ){

            res = isNegative ? -cursor->element : cursor->element
                + bigInt.isNegative ? -targetCursor->element : targetCursor->element
                + plus; // 我们把大数中的每一个数 都当成 a[i] * 10i来看。
            // 绝对值超过>9的都需要向上进一位(一定是同符号)
            // 不同符号 结果小于0的 需要借位
            // 同符号小于0,不同符号大于0小于10的都可以忽略
            // 小于0的时候 res需要取绝对值,保持元素的非负

            if( res >9 || res<-9 ){
                plus = 1;
            }else if( res < 0 ){
                plus = isNegative == bigInt.isNegative ? 0 : -1;
                res  = -res;
            }

            result.prepend(res);
        }

        if( size() == bigInt.size()  ){ // 修复位数相同的问题
            if( plus>0 ){
                result.prepend(1); // 一定是同符号的,直接+1
            }else if( plus<0 ){
                result.isNegative = true; // 此时已经无法借位了,确认最终结果为负数
            }
        }

        // 任意链表仍有元素未计算,继续补齐
        while( cursor->prev() ){
            result->prepend( cursor->element + plus );
            plus = 0;
            cursor = cursor->prev();
        }
        while( targetCursor->prev() ){
            result->prepend( targetCursor->element + plus );
            plus = 0;
            targetCursor = targetCursor->prev();
        }

        // 修复首位为0的情况 // 全部删除则为空 即0
        while( result.first().element == 0 ){
            result.remove( result.first() );
        }

        return result;
    }

    // 在有符号加法的前提下,减法运算就简单多了
    BigInt& operator-( BigInt& bigInt ){

        bigInt.isNegative = !bigInt.isNegative; // 符号位颠倒
        BigInt result = *this + bigInt;

        bigInt.isNegative = !bigInt.isNegative; // 恢复
        return result;
    }
}