Podział implementacji z operatorem bitowym

Podział dwóch liczb za pomocą operatorów bitowych.

#include <stdio.h>

int remainder, divisor;

int division(int tempdividend, int tempdivisor) {
    int quotient = 1;

    if (tempdivisor == tempdividend) {
        remainder = 0;
        return 1;
    } else if (tempdividend < tempdivisor) {
        remainder = tempdividend;
        return 0;
    }   

    do{

        tempdivisor = tempdivisor << 1;
        quotient = quotient << 1;

     } while (tempdivisor <= tempdividend);


     /* Call division recursively */
    quotient = quotient + division(tempdividend - tempdivisor, divisor);

    return quotient;
} 


int main() {
    int dividend;

    printf ("\nEnter the Dividend: ");
    scanf("%d", &dividend);
    printf("\nEnter the Divisor: ");
    scanf("%d", &divisor);   

    printf("\n%d / %d: quotient = %d", dividend, divisor, division(dividend, divisor));
    printf("\n%d / %d: remainder = %d", dividend, divisor, remainder);
    getch();
}

int remainder =0;

int division(int dividend, int divisor)
{
    int quotient = 1;

    int neg = 1;
    if ((dividend>0 &&divisor<0)||(dividend<0 && divisor>0))
        neg = -1;

    // Convert to positive
    unsigned int tempdividend = (dividend < 0) ? -dividend : dividend;
    unsigned int tempdivisor = (divisor < 0) ? -divisor : divisor;

    if (tempdivisor == tempdividend) {
        remainder = 0;
        return 1*neg;
    }
    else if (tempdividend < tempdivisor) {
        if (dividend < 0)
            remainder = tempdividend*neg;
        else
            remainder = tempdividend;
        return 0;
    }
    while (tempdivisor<<1 <= tempdividend)
    {
        tempdivisor = tempdivisor << 1;
        quotient = quotient << 1;
    }

    // Call division recursively
    if(dividend < 0)
        quotient = quotient*neg + division(-(tempdividend-tempdivisor), divisor);
    else
        quotient = quotient*neg + division(tempdividend-tempdivisor, divisor);
     return quotient;
 }


void main()
{
    int dividend,divisor;
    char ch = 's';
    while(ch != 'x')
    {
        printf ("\nEnter the Dividend: ");
        scanf("%d", &dividend);
        printf("\nEnter the Divisor: ");
        scanf("%d", &divisor);

        printf("\n%d / %d: quotient = %d", dividend, divisor, division(dividend, divisor));
        printf("\n%d / %d: remainder = %d", dividend, divisor, remainder);

        _getch();
    }
}

To rozwiązanie działa idealnie.

#include <stdio.h>

int division(int dividend, int divisor, int origdiv, int * remainder)
{
    int quotient = 1;

    if (dividend == divisor)
    {
        *remainder = 0;
        return 1;
    }

    else if (dividend < divisor)
    {
        *remainder = dividend;
        return 0;
    }

    while (divisor <= dividend)
    {
        divisor = divisor << 1;
        quotient = quotient << 1;
    }

    if (dividend < divisor)
    {
        divisor >>= 1;
        quotient >>= 1;
    }

    quotient = quotient + division(dividend - divisor, origdiv, origdiv, remainder);

    return quotient;
}

int main()
{
    int n = 377;
    int d = 7;
    int rem = 0;

    printf("Quotient : %d\n", division(n, d, d, &rem));
    printf("Remainder: %d\n", rem);

    return 0;
}

Zakładam, że omawiamy podział liczb całkowitych.

Weź pod uwagę, że mam dwie liczby 1502 i 30 i chciałem obliczyć 1502/30. Tak to robimy:

Najpierw zestawiamy 30 z 1501 w jego najbardziej znaczącej liczbie; 30 staje się 3000. I porównaj 1501 z 3000, 1501 zawiera 0 z 3000. Następnie porównujemy 1501 z 300, zawiera 5 z 300, a następnie porównujemy (1501-5 * 300) z 30. W końcu w wyniku tego podziału otrzymaliśmy 5*(10^1) = 50.

Oto kod:

int divide(int a, int b){
    if (b != 0)
        return;

    //To check if a or b are negative.
    bool neg = false;
    if ((a>0 && b<0)||(a<0 && b>0))
        neg = true;

    //Convert to positive
    unsigned int new_a = (a < 0) ? -a : a;
    unsigned int new_b = (b < 0) ? -b : b;

    //Check the largest n such that b >= 2^n, and assign the n to n_pwr
    int n_pwr = 0;
    for (int i = 0; i < 32; i++)
    {
        if (((1 << i) & new_b) != 0)
            n_pwr = i;
    }

    //So that 'a' could only contain 2^(31-n_pwr) many b's,
    //start from here to try the result
    unsigned int res = 0;
    for (int i = 31 - n_pwr; i >= 0; i--){
        if ((new_b << i) <= new_a){
            res += (1 << i);
            new_a -= (new_b << i);
        }
    }

    return neg ? -res : res;
}

Poniższa metoda jest implementacją podziału binarnego, biorąc pod uwagę, że obie liczby są dodatnie. Jeśli odejmowanie jest problemem, możemy to zaimplementować również za pomocą operatorów binarnych.

Kod

-(int)binaryDivide:(int)numerator with:(int)denominator
{
    if (numerator == 0 || denominator == 1) {
        return numerator;
    }

    if (denominator == 0) {

        #ifdef DEBUG
            NSAssert(denominator == 0, @"denominator should be greater then 0");
        #endif
        return INFINITY;
    }

    // if (numerator <0) {
    //     numerator = abs(numerator);
    // }

    int maxBitDenom = [self getMaxBit:denominator];
    int maxBitNumerator = [self getMaxBit:numerator];
    int msbNumber = [self getMSB:maxBitDenom ofNumber:numerator];

    int qoutient = 0;

    int subResult = 0;

    int remainingBits = maxBitNumerator-maxBitDenom;

    if (msbNumber >= denominator) {
        qoutient |=1;
        subResult = msbNumber - denominator;
    }
    else {
        subResult = msbNumber;
    }

    while (remainingBits>0) {
        int msbBit = (numerator & (1 << (remainingBits-1)))>0 ? 1 : 0;
        subResult = (subResult << 1) |msbBit;
        if (subResult >= denominator) {
            subResult = subResult-denominator;
            qoutient = (qoutient << 1) | 1;
        }
        else {
            qoutient = qoutient << 1;
        }
        remainingBits--;
    }
    return qoutient;
}


-(int)getMaxBit:(int)inputNumber
{
    int maxBit =0;
    BOOL isMaxBitSet = NO;
    for (int i=0; i<sizeof(inputNumber)*8; i++) {
        if (inputNumber & (1 << i) ) {
            maxBit = i;
            isMaxBitSet=YES;
        }
    }
    if (isMaxBitSet) {
        maxBit += 1;
    }
    return maxBit;
}


-(int)getMSB:(int)bits ofNumber:(int)number
{
    int numbeMaxBit = [self getMaxBit:number];
    return number >> (numbeMaxBit -bits);
}

Wszystkie te rozwiązania są zbyt długie. Podstawowym założeniem jest zapis ilorazu (np. 5=101) jako 100 + 00 + 1 = 101.

public static Point divide(int a, int b) {

    if (a < b)
        return new Point(0,a);
    if (a == b)
        return new Point(1,0);
    int q = b;
    int c = 1;
    while (q<<1 < a) {
        q <<= 1;
        c <<= 1;
    }
    Point r = divide(a-q, b);
    return new Point(c + r.x, r.y);
}


public static class Point {
    int x;
    int y;

    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int compare(Point b) {
        if (b.x - x != 0) {
            return x - b.x;
        } else {
            return y - b.y;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return " (" + x + " " + y + ") ";
    }
}

Dla liczb całkowitych:

public class Division {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Division: " + divide(100, 9));
    }

    public static int divide(int num, int divisor) {
        int sign = 1;
        if((num > 0 && divisor < 0) || (num < 0 && divisor > 0))
            sign = -1;

        return divide(Math.abs(num), Math.abs(divisor), Math.abs(divisor)) * sign;
    }

    public static int divide(int num, int divisor, int sum) {
        if (sum > num) {
            return 0;
        }

        return 1 + divide(num, divisor, sum + divisor);
    }
}

Ze zwykłymi zastrzeżeniami dotyczącymi zachowania C z przesunięciami, powinno to działać dla niepodpisanych ilości niezależnie od natywnego rozmiaru int...

static unsigned int udiv(unsigned int a, unsigned int b) {
  unsigned int c = 1, result = 0;

  if (b == 0) return (unsigned int)-1 /*infinity*/;

  while (((int)b > 0) && (b < a)) { b = b<<1; c = c<<1; }

  do {
    if (a >= b) { a -= b; result += c; }
    b = b>>1; c = c>>1;
  } while (c);

  return result;
}

Podział implementacji bez operatora podziału: Będziesz musiał uwzględnić odejmowanie. Ale wtedy jest tak, jak robisz to ręcznie(tylko w oparciu o 2). Załączony Kod zapewnia krótką funkcję, która robi dokładnie to.

uint32_t udiv32(uint32_t n, uint32_t d) {
    // n is dividend, d is divisor
    // store the result in q: q = n / d
    uint32_t q = 0;

    // as long as the divisor fits into the remainder there is something to do
    while (n >= d) {
        uint32_t i = 0, d_t = d;
        // determine to which power of two the divisor still fits the dividend
        //
        // i.e.: we intend to subtract the divisor multiplied by powers of two
        // which in turn gives us a one in the binary representation 
        // of the result
        while (n >= (d_t << 1) && ++i)
            d_t <<= 1;
        // set the corresponding bit in the result
        q |= 1 << i;
        // subtract the multiple of the divisor to be left with the remainder
        n -= d_t;
        // repeat until the divisor does not fit into the remainder anymore
    }
    return q;
}

Ponieważ operacje bitowe działają na bitach, które są 0 LUB 1, każdy bit reprezentuje moc 2, więc jeśli mam bity

1010

Ta wartość to 10.

Każdy bit jest potęgą dwóch, więc jeśli przesuniemy bity w prawo, dzielimy przez 2

1010 --> 0101

0101 jest 5

Tak więc, ogólnie rzecz biorąc, jeśli chcesz podzielić przez jakąś potęgę 2, musisz przesunąć w prawo o wykładnik, do którego podnosisz dwa, aby uzyskać tę wartość

Więc na przykład, aby podzielić przez 16, przesuniesz o 4, jak 2^^4 = 16.