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leetcode第43题

题目描述（中等难度）

就是两个数相乘，输出结果，只不过数字很大很大，都是用 String 存储的。也就是传说中的大数相乘。

解法一

我们就模仿我们在纸上做乘法的过程写出一个算法。

个位乘个位，得出一个数，然后个位乘十位，全部乘完以后，就再用十位乘以各个位。然后百位乘以各个位，最后将每次得出的数相加。十位的结果要补 1 个 0 ，百位的结果要补两个 0 。相加的话我们可以直接用之前的大数相加。直接看代码吧。

 public String multiply(String num1, String num2) {
     if (num1.equals("0") || num2.equals("0")) {
         return "0";
     }  
     String ans = "0";
     int index = 0; //记录当前是哪一位，便于后边补 0 
     for (int i = num2.length() - 1; i >= 0; i--) {
         int carry = 0; //保存进位
         String ans_part = ""; //直接用字符串保存每位乘出来的数
         int m = num2.charAt(i) - '0';
         //乘上每一位
         for (int j = num1.length() - 1; j >= 0; j--) {
             int n = num1.charAt(j) - '0';
             int mul = m * n + carry; 
             ans_part = mul % 10 + "" + ans_part;
             carry = mul / 10;
         }
         if (carry > 0) {
             ans_part = carry + "" + ans_part;
         }
         //补 0 
         for (int k = 0; k < index; k++) {
             ans_part = ans_part + "0";
         }
         index++;
         //和之前的结果相加
         ans = sumString(ans, ans_part);
     }
     return ans;
 }
 //大数相加
 private String sumString(String num1, String num2) {
     int carry = 0;
     int num1_index = num1.length() - 1;
     int num2_index = num2.length() - 1;
     String ans = "";
     while (num1_index >= 0 || num2_index >= 0) {
         int n1 = num1_index >= 0 ? num1.charAt(num1_index) - '0' : 0;
         int n2 = num2_index >= 0 ? num2.charAt(num2_index) - '0' : 0;
         int sum = n1 + n2 + carry;
         carry = sum / 10;
         ans = sum % 10 + "" + ans;
         num1_index--;
         num2_index--;
     }
     if (carry > 0) {
         ans = carry + "" + ans;
     }
     return ans;
 }
 Copy

时间复杂度：O（m * n）。m，n 是两个字符串的长度。

空间复杂度：O（1）。

解法二

参考这里。

上边的解法非常简单粗暴，但是不够优雅。我们看一下从未见过的一种竖式计算。

我们把进位先不算，写到对应的位置。最后再统一更新 pos 中的每一位。

而对于运算中的每个结果，可以观察出一个结论。

num1 的第 i 位乘上 num2 的第 j 位，结果会分别对应 pos 的第 i + j 位和第 i + j + 1 位。

例如图中的红色部分，num1 的第 1 位乘上 num2 的第 0 位，结果就对应 pos 的第 1 + 0 = 1 和 1 + 0 + 1 = 2 位。

有了这一点，我们就可以遍历求出每一个结果，然后更新 pos 上的值就够了。

 public String multiply(String num1, String num2) {
     if (num1.equals("0") || num2.equals("0")) {
         return "0";
     }
     int n1 = num1.length();
     int n2 = num2.length();
     int[] pos = new int[n1 + n2]; //保存最后的结果
     for (int i = n1 - 1; i >= 0; i--) {
         for (int j = n2 - 1; j >= 0; j--) {
             //相乘的结果
             int mul = (num1.charAt(i) - '0') * (num2.charAt(j) - '0');
             //加上 pos[i+j+1] 之前已经累加的结果
             int sum = mul + pos[i + j + 1];
             //更新 pos[i + j]
             pos[i + j] += sum / 10;
             //更新 pos[i + j + 1]
             pos[i + j + 1] = sum % 10;
         }
     }
     StringBuilder sb = new StringBuilder();
     for (int i = 0; i < pos.length; i++) {
         //判断最高位是不是 0 
         if (i == 0 && pos[i] == 0) {
             continue;
         }
         sb.append(pos[i]);
     }
     return sb.toString();
 }
 Copy

时间复杂度：O（m * n）。m，n 是两个字符串的长度。

空间复杂度：O（m + n）。m，n 是两个字符串的长度。

总结

如果按普通的思路写，这道题也不难。新的竖式的计算，让人眼前一亮，代码优雅了很多。