BigInteger到十六进制/十进制/八进制/二进制字符串?

时间:2012-12-27 01:51:50

标签: c# tostring biginteger

在Java中,我可以做到

BigInteger b = new BigInteger(500);

然后按照我的喜好格式化

b.toString(2); //binary
b.toString(8); //octal
b.toString(10); //decimal
b.toString(16); //hexadecimal

在C#中,我可以做到

int num = int.Parse(b.ToString());
Convert.ToString(num,2) //binary
Convert.ToString(num,8) //octal

等。 但我只能使用long值和更小值来实现。是否有一些方法可以打印具有指定基数的BigInteger?我昨天发布了这个BigInteger Parse Octal String?,并收到了如何将基本上所有字符串转换为BigInteger值的解决方案,但没有成功输出。

3 个答案:

答案 0 :(得分:30)

BigInteger转换为decimal,hex,binary,octal string:

让我们以BigInteger值开头:

BigInteger bigint = BigInteger.Parse("123456789012345678901234567890");

Base 10和Base 16

内置Base 10(十进制)和base 16(十六进制)覆盖很容易:

// Convert to base 10 (decimal):
string base10 = bigint.ToString();

// Convert to base 16 (hexadecimal):
string base16 = bigint.ToString("X");

前导零(正负BigInteger值)

请注意,当ToString("X")的值为正时,BigInteger确保十六进制字符串具有前导零。这与ToString("X")从通过抑制前导零的其他值类型转换时的通常行为不同。

实施例

var positiveBigInt = new BigInteger(128);
var negativeBigInt = new BigInteger(-128);
Console.WriteLine(positiveBigInt.ToString("X"));
Console.WriteLine(negativeBigInt.ToString("X"));

结果:

080
80

这种行为有一个目的,因为前导零表示BigInteger是正值 - 基本上,前导零提供符号。这是必要的(与其他值类型转换相反),因为BigInteger没有固定大小;因此,没有指定的符号位。前导零表示正值,而不是负值。这允许"往返" BigInteger通过ToString()计算出Parse(),然后通过BigInteger返回。在MSDN上的BigInteger Structure页面上讨论了此行为。

扩展方法:BigInteger到二进制,十六进制和八进制

这是一个包含将using System; using System.Numerics; using System.Text; /// <summary> /// Extension methods to convert <see cref="System.Numerics.BigInteger"/> /// instances to hexadecimal, octal, and binary strings. /// </summary> public static class BigIntegerExtensions { /// <summary> /// Converts a <see cref="BigInteger"/> to a binary string. /// </summary> /// <param name="bigint">A <see cref="BigInteger"/>.</param> /// <returns> /// A <see cref="System.String"/> containing a binary /// representation of the supplied <see cref="BigInteger"/>. /// </returns> public static string ToBinaryString(this BigInteger bigint) { var bytes = bigint.ToByteArray(); var idx = bytes.Length - 1; // Create a StringBuilder having appropriate capacity. var base2 = new StringBuilder(bytes.Length * 8); // Convert first byte to binary. var binary = Convert.ToString(bytes[idx], 2); // Ensure leading zero exists if value is positive. if (binary[0] != '0' && bigint.Sign == 1) { base2.Append('0'); } // Append binary string to StringBuilder. base2.Append(binary); // Convert remaining bytes adding leading zeros. for (idx--; idx >= 0; idx--) { base2.Append(Convert.ToString(bytes[idx], 2).PadLeft(8, '0')); } return base2.ToString(); } /// <summary> /// Converts a <see cref="BigInteger"/> to a hexadecimal string. /// </summary> /// <param name="bigint">A <see cref="BigInteger"/>.</param> /// <returns> /// A <see cref="System.String"/> containing a hexadecimal /// representation of the supplied <see cref="BigInteger"/>. /// </returns> public static string ToHexadecimalString(this BigInteger bigint) { return bigint.ToString("X"); } /// <summary> /// Converts a <see cref="BigInteger"/> to a octal string. /// </summary> /// <param name="bigint">A <see cref="BigInteger"/>.</param> /// <returns> /// A <see cref="System.String"/> containing an octal /// representation of the supplied <see cref="BigInteger"/>. /// </returns> public static string ToOctalString(this BigInteger bigint) { var bytes = bigint.ToByteArray(); var idx = bytes.Length - 1; // Create a StringBuilder having appropriate capacity. var base8 = new StringBuilder(((bytes.Length / 3) + 1) * 8); // Calculate how many bytes are extra when byte array is split // into three-byte (24-bit) chunks. var extra = bytes.Length % 3; // If no bytes are extra, use three bytes for first chunk. if (extra == 0) { extra = 3; } // Convert first chunk (24-bits) to integer value. int int24 = 0; for (; extra != 0; extra--) { int24 <<= 8; int24 += bytes[idx--]; } // Convert 24-bit integer to octal without adding leading zeros. var octal = Convert.ToString(int24, 8); // Ensure leading zero exists if value is positive. if (octal[0] != '0' && bigint.Sign == 1) { base8.Append('0'); } // Append first converted chunk to StringBuilder. base8.Append(octal); // Convert remaining 24-bit chunks, adding leading zeros. for (; idx >= 0; idx -= 3) { int24 = (bytes[idx] << 16) + (bytes[idx - 1] << 8) + bytes[idx - 2]; base8.Append(Convert.ToString(int24, 8).PadLeft(8, '0')); } return base8.ToString(); } } 实例转换为二进制,十六进制和八进制字符串的扩展方法的类:

BigInteger

乍一看,这些方法似乎比必要的更复杂。实际上,添加了一些额外的复杂性以确保转换后的字符串中存在正确的前导零。

让我们检查每种扩展方法,看看它们是如何工作的:

BigInteger.ToBinaryString()

以下是如何使用此扩展方法将// Convert BigInteger to binary string. bigint.ToBinaryString(); 转换为二进制字符串:

BigInteger.ToByteArray()

每种扩展方法的基本核心是BigInteger方法。此方法将BigInteger转换为字节数组,这就是我们如何获得var bytes = bigint.ToByteArray(); 值的二进制表示形式:

BigInteger

请注意,返回的字节数组是小端序,因此第一个数组元素是StringBuilder的最低有效字节(LSB)。由于var idx = bytes.Length - 1; 用于构建输出字符串 - 从最高有效位(MSB)开始 - 字节数组必须反向迭代,以便最重要首先转换字节。

因此,索引指针被设置为字节数组中的最高位(最后一个元素):

StringBuilder

要捕获转换后的字节,需要创建var base2 = new StringBuilder(bytes.Length * 8);

StringBuilder

StringBuilder构造函数获取StringBuilder的容量。 var binary = Convert.ToString(bytes[idx], 2); 所需的容量是通过将要转换的字节数乘以8(每个转换的字节产生的八位二进制数字)计算得出的。

然后将第一个字节转换为二进制字符串:

BigInteger

此时,如果bigint为正值,则必须确保存在前导零(参见上面的讨论)。如果第一个转换后的数字不是零,并且'0'为正数,那么StringBuilder附加// Ensure leading zero exists if value is positive. if (binary[0] != '0' && bigint.Sign == 1) { base2.Append('0'); }

StringBuilder

接下来,转换后的字节将附加到base2.Append(binary);

for (idx--; idx >= 0; idx--)
{
  base16.Append(Convert.ToString(bytes[idx], 2).PadLeft(8, '0'));
}

要转换剩余的字节,循环以相反的顺序迭代字节数组的其余部分:

StringBuilder

请注意,每个转换后的字节在左侧用零填充(&#39; 0&#39;),以便转换后的字符串为八个二进制字符。这非常重要。没有这个填充,十六进制值&#39; 101&#39;将被转换为&#39; 11&#39;的二进制值。前导零确保转换为&#39; 100000001&#39;。

当转换所有字节时,return base2.ToString(); 包含完整的二进制字符串,该字符串由扩展方法返回:

BigInteger

BigInteger.ToOctalString

BigInteger.ToByteArray()转换为八进制(基数为8)字符串更复杂。问题是八进制数字代表三位,它不是由var extra = bytes.Length % 3; 创建的字节数组的每个元素中保存的八位的偶数倍。为了解决这个问题,来自阵列的三个字节被组合成24位的块。每个24位块均匀转换为八个八进制字符。

第一个24位块需要一些模数学运算:

if (extra == 0)
{
  extra = 3;
}

此计算确定了多少字节&#34;额外&#34;当整个字节数组被分成三字节(24位)块时。第一次转换为八进制(最高位数)得到&#34;额外&#34;字节,以便所有剩余的转换将分别获得三个字节。

如果没有&#34;额外&#34;字节,然后第一个块获得一个完整的三个字节:

int24

第一个块被加载到一个名为int24的整数变量中,该变量最多可容纳24位。块的每个字节都被加载。当加载额外的字节时,int int24 = 0; for (; extra != 0; extra--) { int24 <<= 8; int24 += bytes[idx--]; } 中的先前位被左移8位以腾出空间:

var octal = Convert.ToString(int24, 8);

将24位块转换为八进制是通过以下方式完成的:

BigInteger

同样,如果// Ensure leading zero exists if value is positive. if (octal[0] != '0' && bigint.Sign == 1) { base8.Append('0'); } 是正值,则第一个数字必须是前导零:

StringBuilder

第一个转换的块附加到base8.Append(octal);

for (; idx >= 0; idx -= 3)
{
  int24 = (bytes[idx] << 16) + (bytes[idx -1] << 8) + bytes[idx - 2];
  base8.Append(Convert.ToString(int24, 8).PadLeft(8, '0'));
}

剩余的24位块以循环方式转换:

BigInteger

与二进制转换类似,每个转换后的八进制字符串都用零填充,以便&#39; 7&#39;成为&#39; 00000007&#39;这样可以确保从转换后的字符串中间删除零(即&#39; 17&#39;而不是&#39; 100000007&#39;)。

转换为Base x?

BigInteger.ToByteArray()转换为其他数字基数可能会复杂得多。只要数字基数是2的幂(即2,4,8,16),{{1}}创建的字节数组就可以适当地分成比特块并进行转换。

但是,如果数字基数不是2的幂,则问题变得复杂得多,并且需要大量的循环和除法。由于这种数字基数转换很少,我只在这里介绍了流行的计算数字基数。

答案 1 :(得分:1)

经过一整天的BigInteger工作后,我得到了一个更好的方法来输出二进制字符串,试试这个! (适用于负数)

// Important note: when parsing hexadecimal string, make sure to prefix
// with 0 if the number is positive. Ex: 0F instead of F, and 01A3 instead of 1A3.
// If the number is negative, then the first bit should be set to 1.

var x = BigInteger.Parse("0F", NumberStyles.HexNumber); // Or: BigInteger.Parse("15")

var biBytes = x.ToByteArray();

var bits = new bool [8 * biBytes.Length];

new BitArray(x.ToByteArray()).CopyTo(bits, 0);

bits = bits.Reverse().ToArray(); // BigInteger uses little endian when extracting bytes (thus bits), so we inverse them.

var builder = new StringBuilder();

foreach(var bit in bits)
{
    builder.Append(bit ? '1' : '0');
}

string final = Regex.Replace(builder.ToString(), @"^0+", ""); // Because bytes consume full 8 bits, we might occasionally get leading zeros.

Console.WriteLine(final);
  

输出:1111

答案 2 :(得分:0)

这是将BigInteger转换为任何基数的简单方法:

public static string ToNBase(BigInteger a, int n)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            while (a > 0)
            {
                sb.Insert(0,a % n);
                a /= n;
            }
            return sb.ToString();
        }

它适用于2-10基础。如果您希望它生成十六进制或其他更高的基本字符串,您必须在插入之前根据基础修改a % b的表单。