Ruby - 多桁計算！
Updated:
前回は、C++ による「多桁計算」のアルゴリズムを紹介しました。
今日は、同じアルゴリズムを Ruby で実現してみました。
Ruby では桁数（整数型の範囲）をあまり気にしなくても、メモリの許される限り計算できますが、それでも都合が悪いこともあるでしょうし・・・・
アルゴリズムについては、上記リンクの記事を参照してください。
実際、ほとんど同じです。
以下、Ruby によるサンプルスクリプトです。
0. 前提条件
- Linux Mint 14 Nadia (64bit) での作業を想定。
- Ruby 2.0.0-p0 を使用。
1. Ruby スクリプト作成
今回作成した Ruby ソースは以下の通りです。
File: calc_big_digits.rb
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#! /usr/local/bin/ruby
#*********************************************
# 多桁計算
#*********************************************
#
class CalcBigDigits
# 配列サイズ
N = 5
def initialize
# 計算する数字（a, b: 加減算用、c, d: 剰除算用）
@a = [56789012,34567890,12345678,90123456,78901234]
@b = [12345678,90123456,78901234,56789012,34567890]
@c = [ 12,34567890,12345678,90123456,78901234]
@d = 99
end
# 計算・結果出力
def calc
long_add # ロング + ロング
long_sub # ロング - ロング
long_mul # ロング * ショート
long_div # ロング / ショート
end
# ロング + ロング
def long_add
# 計算
@z = Array.new(N, 0)
carry = 0
(N - 1).downto(0) do |i|
@z[i] = @a[i] + @b[i] + carry
if @z[i] < 100000000
carry = 0
else
@z[i] = @z[i] - 100000000
carry = 1
end
end
# 結果出力
print " "
display_l(@a)
print "+"
display_l(@b)
print "="
display_l(@z)
print "\n"
end
# ロング - ロング
def long_sub
# 計算
@z = Array.new(N, 0)
borrow = 0
(N - 1).downto(0) do |i|
@z[i] = @a[i] - @b[i] - borrow
if @z[i] >= 0
borrow = 0
else
@z[i] += 100000000
borrow = 1
end
end
# 結果出力
print " "
display_l(@a)
print "-"
display_l(@b)
print "="
display_l(@z)
print "\n"
end
# ロング * ショート
def long_mul
# 計算
@z = Array.new(N, 0)
carry = 0
(N - 1).downto(0) do |i|
w = @c[i]
@z[i] = (w * @d + carry) % 100000000
carry = (w * @d + carry) / 100000000
end
# 結果出力
print " "
display_l(@c)
print "*"
display_s(@d)
print "="
display_l(@z)
print "\n"
end
# ロング / ショート
def long_div
# 計算
@z = Array.new(N, 0)
remainder = 0
0.upto(N - 1) do |i|
w = @c[i]
@z[i] = (w + remainder) / @d
remainder = ((w + remainder) % @d) * 100000000
end
# 結果出力
print " "
display_l(@c)
print "/"
display_s(@d)
print "="
display_l(@z)
print "\n"
end
# 結果出力（ロング用）
def display_l(s)
0.upto(N - 1) {|i| printf(" %08d", s[i])}
print "\n"
end
# 結果出力（ショート用）
def display_s(s)
0.upto(N - 2) {|i| printf(" %8s", " ")}
printf(" %08d\n", s)
end
end
# メイン処理
begin
# 計算クラスインスタンス化
obj = CalcBigDigits.new
# 多桁計算
obj.calc
rescue => e
$stderr.puts "[例外発生] #{e}"
end
2. 実行
まず、実行権限を付与。
$ chmod +x calc_big_digits.rb
そして、実行。
$ ./calc_big_digits.rb
56789012 34567890 12345678 90123456 78901234
+ 12345678 90123456 78901234 56789012 34567890
= 69134691 24691346 91246913 46912469 13469124
56789012 34567890 12345678 90123456 78901234
- 12345678 90123456 78901234 56789012 34567890
= 44443333 44444433 33444444 33334444 44333344
00000012 34567890 12345678 90123456 78901234
* 00000099
= 00001222 22221122 22222211 22222222 11222166
00000012 34567890 12345678 90123456 78901234
/ 00000099
= 00000000 12470382 72851976 55455792 49281830
C++ 版と同じ結果が得られました。
Ruby の場合、今回のような加減乗除は普通にできますが、もっと大きな数字を扱うような場合（円周率計算等）には、今回のようなアルゴリズムを意識しないといけないでしょう。
以上。
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