• C++ 中递归实现 二项式展开式(a+b)^ n 的表达式


    C++ 中递归实现 二项式展开式 的表达式

    前几天,一个数学系读研的同学来问有什么软件可以来求 (a+b)^n 这种表达式类型的展开式,我随口一说了 Octave , 毕竟这个开源的还是可以的,后来他说了句 a 和 b 不一定是实数,那就很尴尬了。就是 a 和 b 仅代表符号。也可以是 (猫 + 狗)^n, 后来决定用CPP 来简单简单实现一下,由于对 CPP 不是很熟,搞了好一段时间,这个算法重点是递归。时间和空间复杂度略高了一点。
    代码如下:

    
    #include <iostream>
    #include "string.h"
    #include <iomanip>
    #include <limits>
    #include "tgmath.h"
    #include <cmath>
    #define maxSize 1000
    
    using namespace std;
    
    typedef struct Binomial {
       char array[maxSize];
       int length;
    } Binomial;
    
    typedef struct BinomialMatrix {
       string element[maxSize];
       int length;
    } BinomialMatrix;
    
    void CreateBinomial(Binomial &binomial, char a[], int length) {
       int i;
    
       for(i = 0; i < length; ++i) {
           binomial.array[i] = a[i];
       }
    
       binomial.length = length;
    }
    
    void PrintBinomialValue(Binomial binomial) {
       for(int i = 0; i < binomial.length; ++i) {
           cout << binomial.array[i] << " ";
       }
    
       cout << "
    " << endl;
    }
    
    void PrintBinoMatrix(BinomialMatrix matrix, int n) {
       int i;
       cout << "
    " << "The Result is :" << endl;
    
       int loopStart = matrix.length <= 2 ? 0 : 2;
    
       for(i = loopStart; i < matrix.length; ++i) {
           if(i == matrix.length - 1) {
               cout << matrix.element[i] << endl;
           } else {
               cout << matrix.element[i] << "+";
           }
       }
    }
    
    void CalculateExpression(Binomial binomial, BinomialMatrix &matrix,
                            BinomialMatrix &matrixTemp, int n) {
       int i, j, k = 0, t = 0, p = 0;
    
       if(n == 0) {
           matrix.element[n] = "1";
           matrix.length = 1;
           return;
       }
    
       matrix.element[k] = string(1, binomial.array[k]);
       matrix.element[k + 1] = string(1, binomial.array[k + 1]);
       matrix.length = 2;
    
       int loopLength = matrixTemp.length - matrix.length > 0 ? matrix.length : 0;
    
       if(matrixTemp.length < 10000) {
           for(i = 0; i < matrix.length; ++i) {
               for(j = loopLength; j < matrixTemp.length; ++j) {
                   matrix.element[matrix.length + t] = matrix.element[i] + matrixTemp.element[j];
                   ++t;
               }
           }
    
           matrix.length = matrix.length + t;
       }
    
       if(n >= 2) {
           CalculateExpression(binomial, matrixTemp, matrix, --n);
       }
    }
    
    int main() {
       int n;
       char a[] = "ab";
    
       Binomial bino;
       BinomialMatrix matrix;
       BinomialMatrix matrixTemp;
    
       CreateBinomial(bino, a, 2);
    
       cout << "Please input the a and b to calculate the (a+b)^n expression!" << endl;
       cout << "Give me the value of n" << endl;
    
       while(!(cin >> n)) {
           cin.clear();
           cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '
    ');
           cout << "
    Please type a number n:	";
       }
    
       if(n < 0 || n > maxSize) {
           cout << "The number you input is invalid!" << endl;
           return 0;
       }
    
       CalculateExpression(bino, matrix, matrixTemp, n);
    
       if(matrix.length >= matrixTemp.length) {
           PrintBinoMatrix(matrix, n);
       } else {
           PrintBinoMatrix(matrixTemp, n);
       }
    }
    
    

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