Rust大整数计算库bigint的使用,bigint提供高精度大整数运算支持
Rust大整数计算库bigint的使用,bigint提供高精度大整数运算支持
已弃用说明
这个crate已弃用,不再继续开发。建议用户改用uint
crate。
旧版README
固定大小整数算术运算
安装
在Cargo.toml
中添加依赖:
[dependencies]
bigint = "4"
示例代码
以下是内容中提供的小示例:
extern crate bigint;
use bigint::U256;
fn main() {
let mut val: U256 = 1023.into();
for _ in 0..200 { val = val * 2.into() }
assert_eq!(
&format!("{}", val),
"1643897619276947051879427220465009342380213662639797070513307648"
);
}
完整示例
基于上述示例,这里提供一个更完整的bigint使用示例:
extern crate bigint;
use bigint::{U256, U512};
fn main() {
// 基本运算示例
let a: U256 = 12345.into();
let b: U256 = 67890.into();
let sum = a + b;
let product = a * b;
println!("Sum: {}", sum); // 输出: Sum: 80235
println!("Product: {}", product); // 输出: Product: 838102050
// 大数幂运算
let base: U256 = 10.into();
let exponent = 50u32;
let power = base.pow(exponent);
println!("10^50 = {}", power); // 输出: 10^50 = 100000000000000000000000000000000000000000000000000
// 更大位数的整数类型
let big_num: U512 = "1234567890123456789012345678901234567890".parse().unwrap();
println!("Big number: {}", big_num);
// 位运算
let bits = a << 10; // 左移10位
println!("12345 << 10 = {}", bits);
}
no_std支持
这个crate默认启用了std
特性。要在no_std
环境中使用,请在Cargo.toml
中添加:
[dependencies]
bigint = { version = "4", default-features = false }
许可证
bigint
采用双重许可:
- MIT许可证
- Apache许可证(2.0版本)
您可以选择其中任意一种许可证。
1 回复
Rust大整数计算库bigint的使用指南
简介
bigint
是Rust中一个用于高精度大整数运算的库,它提供了超出原生整数类型范围的数值计算能力。当需要处理非常大的整数(如密码学、科学计算等领域)时,bigint
是一个理想的选择。
安装
在Cargo.toml
中添加依赖:
[dependencies]
num-bigint = "0.4"
基本用法
创建大整数
use num_bigint::{BigInt, BigUint};
use num_traits::{Zero, One};
fn main() {
// 创建有符号大整数
let a: BigInt = BigInt::from(1234567890);
let b = "-9876543210".parse::<BigInt>().unwrap();
// 创建无符号大整数
let c: BigUint = BigUint::from(1234567890u32);
let d = "9876543210".parse::<BigUint>().unwrap();
// 使用零和一常量
let zero = BigInt::zero();
let one = BigInt::one();
}
基本运算
use num_bigint::BigInt;
fn main() {
let a = BigInt::from(123456);
let b = BigInt::from(789012);
// 加法
let sum = &a + &b;
println!("{} + {} = {}", a, b, sum);
// 减法
let diff = &a - &b;
println!("{} - {} = {}", a, b, diff);
// 乘法
let product = &a * &b;
println!("{} * {} = {}", a, b, product);
// 除法
let quotient = &b / &a;
println!("{} / {} = {}", b, a, quotient);
// 取模
let remainder = &b % &a;
println!("{} % {} = {}", b, a, remainder);
}
幂运算
use num_bigint::BigInt;
use num_traits::pow;
fn main() {
let base = BigInt::from(2);
let exponent = 100;
let result = pow(base, exponent);
println!("2^100 = {}", result);
}
比较运算
use num_bigint::BigInt;
fn main() {
let a = BigInt::from(123456789);
let b = BigInt::from(987654321);
println!("a == b: {}", a == b);
println!("a < b: {}", a < b);
println!("a > b: {}", a > b);
}
位运算
use num_bigint::BigInt;
fn main() {
let a = BigInt::from(0b1100);
let b = BigInt::from(0b1010);
println!("AND: {:b}", &a & &b); // 1000
println!("OR: {:b}", &a | &b); // 1110
println!("XOR: {:b}", &a ^ &b); // 0110
println!("NOT a: {:b}", !&a); // ...11111111111111111111111111110011
}
转换到原生整数
use num_bigint::BigInt;
fn main() {
let big_num = BigInt::from(1234567890);
// 尝试转换为i32
match big_num.to_i32() {
Some(n) => println!("转换为i32: {}", n),
None => println!("数值太大,无法转换为i32"),
}
}
高级用法
随机数生成
use num_bigint::{BigInt, RandBigInt};
use rand::thread_rng;
fn main() {
let mut rng = thread_rng();
// 生成0到100之间的随机大整数
let a = rng.gen_bigint_range(&BigInt::from(0), &BigInt::from(100));
println!("随机数: {}", a);
// 生成128位随机大整数
let b: BigInt = rng.gen_bigint(128);
println!("128位随机数: {}", b);
}
质数测试
use num_bigint::BigInt;
use num_integer::Integer;
use num_traits::{One, Zero};
fn is_prime(n: &BigInt) -> bool {
if n <= &BigInt::one() {
return false;
}
let two = BigInt::from(2);
if n.is_multiple_of(&two) {
return n == &two;
}
let mut d = n - &BigInt::one();
let mut s = 0;
while d.is_multiple_of(&two) {
d /= &two;
s += 1;
}
// 这里简化了,实际应用中应该使用更可靠的测试
for _ in 0..5 {
let a = BigInt::from(2);
let mut x = a.modpow(&d, n);
if x == BigInt::one() || x == n - &BigInt::one() {
continue;
}
for _ in 0..s - 1 {
x = x.modpow(&two, n);
if x == n - &BigInt::one() {
break;
}
}
if x != n - &BigInt::one() {
return false;
}
}
true
}
fn main() {
let num = BigInt::from(7919); // 一个大质数
println!("{}是质数吗? {}", num, is_prime(&num));
}
性能提示
- 尽量重用已分配的
BigInt
而不是频繁创建新实例 - 对于循环中的操作,考虑使用
+=
等操作符而不是每次都创建新对象 - 如果知道数值范围,可以先使用原生整数类型,必要时再转换为大整数
bigint
库为Rust提供了强大的大整数计算能力,适用于各种需要高精度整数运算的场景。
完整示例
// 完整的大整数计算示例
use num_bigint::{BigInt, BigUint, RandBigInt};
use num_traits::{Zero, One, pow, FromPrimitive};
use rand::thread_rng;
fn main() {
// 1. 创建大整数
let a = BigInt::from(12345678901234567890_i64);
let b = BigInt::from(-9876543210987654321_i64);
let c = BigUint::from(1234567890u32);
println!("创建的大整数:");
println!("a = {}", a);
println!("b = {}", b);
println!("c = {}", c);
// 2. 基本运算
let sum = &a + &b;
let diff = &a - &b;
let product = &a * &b;
println!("\n基本运算结果:");
println!("a + b = {}", sum);
println!("a - b = {}", diff);
println!("a * b = {}", product);
// 3. 幂运算
let base = BigInt::from(3);
let exponent = 50;
let power = pow(base, exponent);
println!("\n幂运算结果:");
println!("3^50 = {}", power);
// 4. 随机数生成
let mut rng = thread_rng();
let rand_num = rng.gen_bigint(256);
println!("\n随机数生成:");
println!("256位随机数: {}", rand_num);
// 5. 质数测试
let prime_candidate = BigInt::from(104729); // 第10000个质数
println!("\n质数测试:");
println!("{}是质数吗? {}", prime_candidate, is_prime(&prime_candidate));
}
// 质数测试函数
fn is_prime(n: &BigInt) -> bool {
if n <= &BigInt::one() {
return false;
}
let two = BigInt::from(2);
if n.is_multiple_of(&two) {
return n == &two;
}
let mut d = n - &BigInt::one();
let mut s = 0;
while d.is_multiple_of(&two) {
d /= &two;
s += 1;
}
for _ in 0..5 {
let a = BigInt::from(2);
let mut x = a.modpow(&d, n);
if x == BigInt::one() || x == n - &BigInt::one() {
continue;
}
for _ in 0..s - 1 {
x = x.modpow(&two, n);
if x == n - &BigInt::one() {
break;
}
}
if x != n - &BigInt::one() {
return false;
}
}
true
}
这个完整示例展示了bigint
库的主要功能,包括:
- 创建大整数
- 基本算术运算
- 幂运算
- 随机数生成
- 质数测试
你可以根据需要扩展这个示例,添加更多功能如位运算、与其他数值类型的转换等。