大量存储为向量，提高了性能。

Question

我做了一个代码来初始化字符向量，用随机数表示超过20.000位数的很大的数字。加法和乘法是正确的，但我的代码太慢(1分钟)。我知道我可以将char改为64 int，一次用19个数字进行操作，而不是一次用一个数字，但我不知道如何做到这一点，而不改变当前的输出是正确的。

谢谢你的帮忙

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

unsigned int seed;

int newrandom() {
  seed = (214013*seed+2531011);
  return (seed>>13);
}


void LongNumInit( char *L, unsigned N )
{
  for ( int i=0; i< N; i++ ) 
  {
    L[i] = newrandom() % 10;
  }
}

void PrintNumber( char *L, unsigned N, char *Name )
{
  printf("%s:", Name);
  for ( int i=N; i>0; i-- ) 
  {
    printf("%d", L[i-1]);
  }
  printf("\n");
}


void ValueSet( char *L, unsigned N, char digit )
{
  for ( int i=0; i< N; i++ ) 
  {
    L[i] = digit;
  }
}


void CPNumber( char *Vin, char *Vout, unsigned N )
{
  for ( int i=0; i< N; i++ ) 
  {
    Vout[i] = Vin[i];
  }
}

char Add( char *Vin1, char *Vin2, char *Vout, unsigned N )
{
  char CARRY = 0;
  for ( int i=0; i< N; i++ ) 
  {
    char R = Vin1[i] + Vin2[i] + CARRY;
    if ( R <= 9 )
    {
      Vout[i] = R; CARRY = 0;
    }
    else
    {
      Vout[i] = R-10; CARRY = 1;
    }
  }
  return CARRY;
}


char DigitAddition( char *V, char digit, unsigned N )
{
  int i=0;
  char R = V[0] + digit;
  if (R < 10)
  {
    V[0] = R; return 0;
  }

  V[0] = R-10;
  char CARRY = 1;
  i = 1;
  while ( CARRY && i < N ) 
  {
    if ( V[i] < 9 )
    {
      V[i] = V[i] + 1; CARRY = 0;
    }
    else 
    {
      V[i] = 0; i++;
    }
  }
  return CARRY;
}


char AddInHorizontal( char *Vin, char *Vout, unsigned N )
{
  char CARRY = 0;
  ValueSet ( Vout, N, 0 );
  for ( int i=0; i< N; i++ ) 
  {
    DigitAddition ( Vout, Vin[i], N );
  }
  return 0;
}

char MultiplyConst( char *V, unsigned N, char digit )
{
  char CARRY = 0;
  for ( int i=0; i< N; i++ ) 
  {
    char R = V[i] * digit + CARRY;
    CARRY = R / 10;
    R = R - CARRY*10;
    V[i] = R;
  }
  return CARRY; // may be from 0 to 9
}

void Mult( char *Vin1, char *Vin2, char *VoutH, char *VoutL,  unsigned N )
{ 

  unsigned char *TEMP= (unsigned char*) malloc( 2*N*sizeof(unsigned char) );
  unsigned char *RES = (unsigned char*) malloc( 2*N*sizeof(unsigned char) );

  ValueSet  ( RES, 2*N, 0 );    // Set RES to 0

  for ( int i=0; i<N; i++ ) 
  { 
    ValueSet  ( TEMP, 2*N, 0 );            
    CPNumber ( Vin1, TEMP+i, N );         
    MultiplyConst( TEMP, 2*N, Vin2[i] );
    Add ( TEMP, RES, RES, 2*N ); // TEMP + RES -> RES
  }

  CPNumber ( RES,   VoutL, N ); 
  CPNumber ( RES+N, VoutH, N ); 
}


int main (int argc, char **argv)
{
  int i, sum1, sum2, sum3, N=20000;

  seed = 12345;

  if (argc>1) { N    = atoi(argv[1]); }
  if (argc>2) { Rep  = atoi(argv[2]); }

  unsigned char *V1= (unsigned char*) malloc( N*sizeof(unsigned char) );
  unsigned char *V2= (unsigned char*) malloc( N*sizeof(unsigned char) );
  unsigned char *V3= (unsigned char*) malloc( N*sizeof(unsigned char) );
  unsigned char *V4= (unsigned char*) malloc( N*sizeof(unsigned char) );

  LongNumInit ( V1, N );
  LongNumInit ( V2, N );
  LongNumInit ( V3, N );

  Add ( V1, V2, V4, N );
  Mult ( V3, V4, V2, V1, N );
  AddInHorizontal ( V1, V2, N );
  DigitAddition ( V3, V2[0], N );

  PrintNumber( V1, 32, "V1" );
  PrintNumber( V2, 32, "V2" );
  PrintNumber( V3, 32, "V3" );
  PrintNumber( V4, 32, "V4" );

  free(V1);
  free(V2);
  free(V3);
  free(V4);
  return 0;
}

```

Answer 1

祝贺您的代码已经准备好进行检查了！下面是一些关于如何改进这一点的想法：

1. 您已经将此代码标记为C和C++。在我看来，这看起来完全像C代码。如果是，请编辑标签。如果这需要同时用作C和C++代码，则需要指定应用哪些其他约束。
2. C代码通常为函数名使用snake_case编写。对于在共享数据类型上操作的函数模块，经常使用短前缀。由于您将对象称为"LongNum"，我建议您将函数重命名为使用lnum_、lngn_或lnm_之类的前缀。char添加( char *Vin1，char *Vin2，char *Vout，unsigned N) {.}变为char lnum_add(char * ln1，char *ln2，char *lnout，unsigned N){.}
3. 创建LongNum需要分配内存。默认情况下，该操作可以也应该是库的一部分。(您可能希望为“从用户提供的内存初始化longnum”编写一个函数，但我怀疑您是否需要它。)因此，您不应该直接执行malloc()或free()调用，而是应该调用lnum_new_random()和lnum_delete()。
4. 我认为没有理由避免使用C++命名方案，因此我建议将您的创建/分配函数称为new和免费函数delete。
5. 关于(4)，我认为一个好的库应该能够以各种方式创建对象。特别是一个随机值，一个固定的值，如0或1，任意整数值，双倍值，可能来自字符串的值，和/或输入流中的值。Lnum_new_random(未签名的max_digits) lnum_new_zero(未签名的max_digits) lnum_new_from_int(未签名的max_digits，long init_val) lnum_new_from_unsigned(未签名的max_digits，未签名的long init_val) lnum_new_from_double(未签名的max_digits，long double init_val) lnum_new_from_string(未签名的max_digits，const char * str) lnum_new_from_file(未签名的lnum_new_from_int，文件*输入)lnum_new_from_file(原始的LNUM)
6. 与其传递参数N来指定数据类型的最大长度，不如构建一个struct来存储信息。首先，您可以用max_digits值和指向数字缓冲区开头的指针定义一个结构。更高级的版本将消除指针，并在max_digits值之后立即分配数字缓冲区。struct {无符号的max_digits；char *位；}；通过这样做，您可以决定将对象作为指针传递还是以结构值的形式传递更有意义。因此，您需要一个您控制的命名类型，而不仅仅是让用户在一个char *指针周围传递:ty胡枝子结构LNUM；// if struct LNUM包含数字作为指针，typedef结构LNUM * LNUM；// if struct LNUM包括数组数字
7. 您的PrintNumber函数提供了提取数字的唯一方法。它对基、输出流和格式进行了硬编码。我建议编写一个函数，将一个LNUM发送到流上，另一个函数用提供的基将一个LNUM写入字符串缓冲区。size_t lnum_formatted_length(LNUM )；lnum_format_to_string(LNUM，char * buffer，size_t max_chars)；
8. 与其将N视为常量，不如动态计算N是否是错误的？乘法函数返回两个数字，"low“和"high"，每个都是N大小。为什么不简单地返回一个具有由乘法函数确定的正确大小的数字呢？也许它需要更多的数字，也许它不需要。