Go语言中的高精度计算（使用math/big包进行大整数运算详解）

什么是 math/big 包？

math/big 是 Go 标准库中的一个包，它提供了任意精度的整数（big.Int）、有理数（big.Rat）和浮点数（big.Float）类型。本文将重点介绍 big.Int，即用于大整数运算的核心类型。

为什么需要大整数？

Go 中的 int64 最大只能表示约 9.2 × 10¹⁸ 的数字。但如果你要计算 100!（100 的阶乘），结果远超这个范围。这时就必须使用 math/big 包。

基本使用方法

首先，你需要导入 math/big 包：

import "math/big"

1. 创建 big.Int 对象

你可以通过以下几种方式初始化一个 big.Int：

// 方法一：使用 SetInt64a := new(big.Int)a.SetInt64(12345)// 方法二：使用字符串初始化b, _ := new(big.Int).SetString("98765432109876543210", 10)// 方法三：直接赋值（零值）c := big.NewInt(0)

2. 基本运算：加减乘除

下面是一个完整的例子，演示如何进行大整数的加法、乘法等操作：

package mainimport (    "fmt"    "math/big")func main() {    // 初始化两个大整数    a := new(big.Int)    a.SetString("123456789012345678901234567890", 10)    b := big.NewInt(987654321)    // 加法    sum := new(big.Int).Add(a, b)    fmt.Println("加法结果:", sum.String())    // 乘法    product := new(big.Int).Mul(a, b)    fmt.Println("乘法结果:", product.String())    // 减法    diff := new(big.Int).Sub(a, b)    fmt.Println("减法结果:", diff.String())    // 除法（整除）    quotient := new(big.Int).Div(a, b)    fmt.Println("除法结果:", quotient.String())}

注意：Add、Mul 等方法不会修改原始变量，而是将结果写入接收者（第一个参数）。因此我们通常用 new(big.Int) 创建一个新的对象来接收结果。

3. 比较大小

使用 Cmp 方法可以比较两个 big.Int 的大小：

x := big.NewInt(100)y := big.NewInt(200)switch x.Cmp(y) {case -1:    fmt.Println("x < y")case 0:    fmt.Println("x == y")case 1:    fmt.Println("x > y")}

实战：计算 100 的阶乘

普通整型无法存储 100!，但 math/big 可以轻松搞定：

package mainimport (    "fmt"    "math/big")func factorial(n int64) *big.Int {    result := big.NewInt(1)    for i := int64(1); i <= n; i++ {        result.Mul(result, big.NewInt(i))    }    return result}func main() {    fmt.Println("100! =", factorial(100).String())}

运行这段代码，你会得到一个长达 158 位的精确结果！这正是 高精度计算 的魅力所在。

小贴士

• big.Int 是指针安全的，多个变量可以指向同一个值（注意深拷贝）。
• 所有运算方法都返回结果本身，便于链式调用。
• 记得处理 SetString 的错误返回值（第二个参数是 bool）。

总结

通过 math/big 包，Go语言 能够轻松应对各种需要大整数运算和高精度计算的场景。无论你是做密码学、金融系统还是数学研究，这个包都是你不可或缺的工具。

现在，你已经掌握了 Go 中大整数的基本用法。快去试试计算更大的数字吧！