使用黑客的喜悦魔术数字计算器

int divideByThree(int num)
{
  return (fma(num, 1431655766, 0) >> 32);
}

其中fma是在math.h头文件中定义的标准库函数。

以下是我的解决方案:

public static int div_by_3(long a) {
    a <<= 30;
    for(int i = 2; i <= 32 ; i <<= 1) {
        a = add(a, a >> i);
    }
    return (int) (a >> 32);
}

public static long add(long a, long b) {
    long carry = (a & b) << 1;
    long sum = (a ^ b);
    return carry == 0 ? sum : add(carry, sum);
}

首先，请注意

1/3 = 1/4 + 1/16 + 1/64 + ...

现在，剩下的很简单!

a/3 = a * 1/3  
a/3 = a * (1/4 + 1/16 + 1/64 + ...)
a/3 = a/4 + a/16 + 1/64 + ...
a/3 = a >> 2 + a >> 4 + a >> 6 + ...

现在我们要做的就是把a的这些位移位值加在一起!哦!但是我们不能做加法，所以我们必须使用位操作符来编写一个加法函数!如果您熟悉逐位操作符，那么我的解决方案应该看起来相当简单……但以防你不懂，我会在最后讲一个例子。

另一件需要注意的事情是，首先我左移30!这是为了确保分数不会四舍五入。

11 + 6

1011 + 0110  
sum = 1011 ^ 0110 = 1101  
carry = (1011 & 0110) << 1 = 0010 << 1 = 0100  
Now you recurse!

1101 + 0100  
sum = 1101 ^ 0100 = 1001  
carry = (1101 & 0100) << 1 = 0100 << 1 = 1000  
Again!

1001 + 1000  
sum = 1001 ^ 1000 = 0001  
carry = (1001 & 1000) << 1 = 1000 << 1 = 10000  
One last time!

0001 + 10000
sum = 0001 ^ 10000 = 10001 = 17  
carry = (0001 & 10000) << 1 = 0

Done!

这就是你小时候学过的简单加法!

111
 1011
+0110
-----
10001

这个实现失败了，因为我们不能把方程的所有项相加:

a / 3 = a/4 + a/4^2 + a/4^3 + ... + a/4^i + ... = f(a, i) + a * 1/3 * 1/4^i
f(a, i) = a/4 + a/4^2 + ... + a/4^i

假设div_by_3(a) = x的结果，则x <= floor(f(a, i)) < a / 3。当a = 3k时，我们得到错误的答案。

为什么我们不直接用在大学里学过的定义呢?结果可能效率低，但很清楚，因为乘法只是递归的减法，减法是加法，那么加法可以通过递归的异或/和逻辑端口组合来执行。

#include <stdio.h>

int add(int a, int b){
   int rc;
   int carry;
   rc = a ^ b; 
   carry = (a & b) << 1;
   if (rc & carry) 
      return add(rc, carry);
   else
      return rc ^ carry; 
}

int sub(int a, int b){
   return add(a, add(~b, 1)); 
}

int div( int D, int Q )
{
/* lets do only positive and then
 * add the sign at the end
 * inversion needs to be performed only for +Q/-D or -Q/+D
 */
   int result=0;
   int sign=0;
   if( D < 0 ) {
      D=sub(0,D);
      if( Q<0 )
         Q=sub(0,Q);
      else
         sign=1;
   } else {
      if( Q<0 ) {
         Q=sub(0,Q);
         sign=1;
      } 
   }
   while(D>=Q) {
      D = sub( D, Q );
      result++;
   }
/*
* Apply sign
*/
   if( sign )
      result = sub(0,result);
   return result;
}

int main( int argc, char ** argv ) 
{
    printf( "2 plus 3=%d\n", add(2,3) );
    printf( "22 div 3=%d\n", div(22,3) );
    printf( "-22 div 3=%d\n", div(-22,3) );
    printf( "-22 div -3=%d\n", div(-22,-3) );
    printf( "22 div 03=%d\n", div(22,-3) );
    return 0;
}

有人说……首先让它工作。注意，该算法应该适用于负Q…

这应该适用于任何除数，而不仅仅是3。目前仅适用于unsigned，但将其扩展到signed应该没有那么困难。

#include <stdio.h>

unsigned sub(unsigned two, unsigned one);
unsigned bitdiv(unsigned top, unsigned bot);
unsigned sub(unsigned two, unsigned one)
{
unsigned bor;
bor = one;
do      {
        one = ~two & bor;
        two ^= bor;
        bor = one<<1;
        } while (one);
return two;
}

unsigned bitdiv(unsigned top, unsigned bot)
{
unsigned result, shift;

if (!bot || top < bot) return 0;

for(shift=1;top >= (bot<<=1); shift++) {;}
bot >>= 1;

for (result=0; shift--; bot >>= 1 ) {
        result <<=1;
        if (top >= bot) {
                top = sub(top,bot);
                result |= 1;
                }
        }
return result;
}

int main(void)
{
unsigned arg,val;

for (arg=2; arg < 40; arg++) {
        val = bitdiv(arg,3);
        printf("Arg=%u Val=%u\n", arg, val);
        }
return 0;
}

我认为正确的答案是:

为什么不用基本运算符来做基本运算呢?

愚蠢的情况需要愚蠢的解决方案:

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

int main()
{
    FILE * fp=fopen("temp.dat","w+b");
    int number=12346;
    int divisor=3;
    char * buf = calloc(number,1);
    fwrite(buf,number,1,fp);
    rewind(fp);
    int result=fread(buf,divisor,number,fp);
    printf("%d / %d = %d", number, divisor, result);
    free(buf);
    fclose(fp);
    return 0;
}

如果还需要小数部分，只需将result声明为double，并将fmod(number，除数)的结果添加到它。

解释它是如何工作的

fwrite写入number字节(在上面的例子中number为123456)。 “倒带”将文件指针重置到文件的前面。 Fread从文件中读取长度为除数的最多数量的“记录”，并返回它所读取的元素的数量。

如果你写30个字节，然后以3为单位读回文件，你会得到10个“单位”。30 / 3 = 10