Bruchrechnung

F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Di 13.12.05 15:31

UBruchRechnung.pas

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UBruchrechnung  
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Seth a.k.a. F34r0fTh3D4rk 2005 - 2006
.-,-.-,-.-,-.-,-.-,-.-,-.-,-.-,-.-,-.  
 
Dank an:
--------  
 
- delfiphan / für seine Funktion FloatToFrac (FloatToBruch V2)  
 
http://www.delphi-library.de/topic_+Fliesskommazahl+durch+Bruch+ZaehlerNenner+annaehern_47727.html  
 
- www.Delphi-Forum.de / für die Primfaktorzerlegung, sowie Hilfe und Support  
 
http://www.delphi-forum.de/viewtopic.php?t=51842
 
==================================================================================================  
 
Zur Unit:  
---------  
o Ich hafte für keine Schäden, die eventuel durch die Benutzung dieser
Unit am Programm, am Betriebssystem oder an der Hardware entstehen.  
Sonstige Schäden eingeschlossen.  
 
o Diese Unit kann verändert weitergegeben werden, in sofern die Namen der  
Originalauthoren enthalten bleiben (Verweis auf das Delphi-Forum, etc).  
 
==================================================================================================
 
Was macht diese unit ?  
----------------------  
 
o Diese unit ermöglicht das Arbeiten mit Brüchen unter Delphi.  
 
Unterstütze Features sind das
 
Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und Dividieren  
 
von Brüchen, sowie die Berechnung des ggT und des kgV nach euklid.  
 
Ergebnisse werden automatisch gekürzt, außer man gibt false als
letzten freiwilligen parameter an
Ansonsten kann die Prozedur p_kuerzen zum kürzen verwendet werden.
 
Ebenfalls ist eine Primfaktorzerlegung beigelegt, die mit der Hilfe  
von TPrimfaktor [= array of int64;] eingesetzt werden kann.  
Diese Funktion stammt Ursprünglich aus dem Delphi-Forum:  
 
  http://www.Delphi-Forum.de ich habe sie nur für diese unit angepasst.  
 
Hier der Original-Enstehungs Thread:
 
  http://www.delphi-forum.de/viewtopic.php?t=51842  
 
Es werden ebenfalls 2 Typumwandlungen mitgeliefert:  
 
BruchToFloat und FloatToBruch  
 
BruchToFloat wandelt einen Bruch in eine Fließkommazahl um,
FloatToBruch wandelt eine Fließkommazahl in einen Bruch um.  
(String Umwandlungsverfahren zur Berechnung der Nachkommastellen)  
 
Da FloatToBruch eine große Genauigkeit hat, und es in Delphi  
keine irrationalen Zahlen gibt ist die umwandlung von  
  _  
0,3 in einen Bruch nicht möglich, deshalb habe ich eine Funktion  
von delfiphan beigelegt, die eine gewisse Toleranz erlaubt und
somit die Zahl 0,333333333 in den Bruch 1/3 umwandeln kann.  
Algorithmus nach Euklid.  
 
Hier die Originalfunktion:  
 
http://www.delphi-library.de/topic_+Fliesskommazahl+durch+Bruch+ZaehlerNenner+annaehern_47727.html  
 
Mit der Funktion p_compare können 2 Brüche auf Wert-Gleichheit überprüft werden.

Der Rest ergibt sich aus den Kommentaren im Interface Abschnitt
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Beispiel einer Addition zweier Brüche:  
--------------------------------------  
 
1   6  
- + -  
2   8  
var  
  Bruch1, Bruch2, Ergebnis: TBruch;  
begin  
  Bruch1.Zaehler := 1;  
  Bruch1.Nenner := 2;  
 
  Bruch2.Zaehler := 6;  
  Bruch2.Nenner := 8;  
 
  Ergebnis := p_add(Bruch1, Bruch2);
end;  
 
Beispiel einer Primfaktorzerlegung:  
-----------------------------------  
 
primfaktorzerlegung von 64  
 
var  
  Primfaktor: TPrimfaktor;  
begin
  Primfaktor := p_primfaktor(64);  
end;  
 
 
Beispiel einer Typumwandlung mit Hilfe von FloatToBruch V2:  
---------------------------------------------------------  
 
0,33333333333333 soll in 1/3 umgewandelt werden.  
 
var
  Bruch: TBruch;  
begin  
  Bruch := FloatToBruch(0.33333333333333, 1e-12);  
end;  
 
==================================================================================================  
 
 
*************************************************************************************************}  


unit UBruchRechnung;

interface
 
//Benötigt für DWORD und floattostr  
uses windows, sysutils;
 
//TBruch - Record aus Zähler und Nenner, zur einfacheren Handhabung
type  
  TBruch = record  
    Zaehler, Nenner: int64;  
  end;
//TBruchG um den Ganzzahlanteil eines Bruches extra zu speichern
  TBruchG = record
    Zahl: int64;
    Bruch: TBruch;
  end;
    
//TPrimfaktor - Integer Array zum Speichern von Primfaktoren  
  TPrimfaktor = array of int64;
 
//p_ggT - Berechnet den größten gemeinsamen Teiler zweier Zahlen  
function p_ggT(a, b: int64): int64;
 
//p_kgv - Berechnet das kleinste gemeinsame Vielfache zweier Zahlen  
function p_kgv(a, b: int64): int64;
 
//p_primfaktor - Zerlegt eine Zahl in Primfaktoren  
function p_primfaktor(a: int64): TPrimfaktor;

//p_kuerzen - Kürzt einen Bruch
procedure p_kuerzen(var Bruch: TBruch);
 
//p_add - Addiert zwei Brüche  
function p_add(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;
 
//p_sub - Subtrahiert zwei Brüche  
function p_sub(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;

//p_multi - Multipliziert zwei Brüche  
function p_multi(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;
 
//p_div - Dividiert zwei Brüche  
function p_div(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;

//p_compare - Prüft ob zwei Brüche gleichwertig sind (Z1 / N1) = (Z2 / N2)  
function p_compare(Bruch1, Bruch2: TBruch): boolean;

//ToBruch -  wandelt zwei int64 in einen Bruch um
function ToBruch(zaehler, nenner: int64): TBruch;

//BruchToFloat - Typumwandlung in einen Bruch  
function BruchToFloat(Bruch: TBruch): Extended;
 
//FloatToBruch - Typumwandlung in eine Fließkommazahl  
function FloatToBruch(const a: Extended): TBruch; overload;
 
//FloatToBruch2 - Typunwandlung in eine Fließkommazahl mit toleranz  
function FloatToBruch(const a, toleranz: Extended): TBruch; overload;

//BruchToStr - Wandelt einen Bruch in einen String nach dem Format Z/N um
function BruchToStr(Bruch: TBruch): string;
 
//StrToBruch - Wandelt einen String des Formates Z/N in einen Bruch um
function StrToBruch(const s: string; toleranz: Extended = -1; kuerzen: boolean = true): TBruch;

//BruchToGruchG - Wandelt einen Bruch in einen Bruch mit Ganzzahlanteil um
function BruchToBruchG(Bruch: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruchG;

//BruchGToBruch - Wandelt einen Bruch mit Ganzzahlanteil in einen Bruch um
function BruchGToBruch(BruchG: TBruchG; kuerzen: boolean = true): TBruch;

//BruchGToStr - Wandelt einen Bruch mit Ganzzahlanteil in einen String nach dem Format Za Z/N um
function BruchGToStr(BruchG: TBruchG): string;

 
implementation

 
function p_ggT(a, b: int64): int64;  
var  
  r: int64;  
begin  
  if (a = 0) or (b = 0) then  
  begin  
    result := 0;  
    exit;  
  end;
  repeat  
    r := b;  
    b := a mod b;  
    a := r;  
  until b = 0;  
  result := a;  
end;  

 
function p_kgv(a, b: int64): int64;  
begin
  result := (a * b) div p_ggT(a, b);  
end;  

 
function p_primfaktor(a: int64): TPrimfaktor;
var
  Teiler: Int64;
begin
  if a < 0 then
  begin
    SetLength(result, 1);
    result[0] := -1;
    a := -a;
  end;
  while (a and 1) = 0 do
  begin
     setlength(result, length(result) + 1);
     Result[high(Result)] := 2;
     a := a shr 1;
  end;
  if a >= 2 then
  begin
    Teiler := 3;
    while a mod Teiler = 0 do
    begin  
      setlength(result, length(result) + 1);  
      Result[high(Result)] := Teiler;
      a := a div Teiler;
    end;
    Inc(Teiler, 2);
    while Teiler <= Trunc(SQRT(1.0 * a)) do
    begin
      while a mod Teiler = 0 do
      begin  
        setlength(result, length(result) + 1);  
        Result[high(Result)] := Teiler;
        a := a div Teiler;
      end;
      Inc(Teiler, 2);
      while a mod Teiler = 0 do
      begin  
        setlength(result, length(result) + 1);  
        Result[high(Result)] := Teiler;
        a := a div Teiler;  
      end;
      Inc(Teiler, 4);
    end;
  end;  
  if a <> 1 then
  begin
    setlength(result, length(result) + 1);
    Result[high(Result)] := a;
  end;
end;


procedure p_kuerzen(var Bruch: TBruch);
var  
  ggt: int64;  
begin  
  if Bruch.Zaehler = 0 then
  begin
    Bruch.Nenner := 1;
    exit;  
  end;    
  ggt := p_ggt(Bruch.Zaehler, Bruch.Nenner);  
  if ggt = 1 then
    exit;
  Bruch.Zaehler := Bruch.Zaehler div ggt;
  Bruch.Nenner := Bruch.Nenner div ggt;  
end;  

 
function p_add(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;  
begin  
  result.Nenner := Bruch1.Nenner * Bruch2.Nenner;  
  result.Zaehler := Bruch1.Zaehler * Bruch2.Nenner + Bruch2.Zaehler * Bruch1.Nenner;  
  if kuerzen then  
    p_kuerzen(result);
end;

 
function p_sub(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;  
begin  
  result.Nenner := Bruch1.Nenner * Bruch2.Nenner;  
  result.Zaehler := Bruch1.Zaehler * Bruch2.Nenner - Bruch2.Zaehler * Bruch1.Nenner;  
  if kuerzen then  
    p_kuerzen(result);
end;  

 
function p_multi(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;  
begin  
  result.Nenner := Bruch1.Nenner * Bruch2.Nenner;  
  result.Zaehler := Bruch1.Zaehler * Bruch2.Zaehler;  
  if kuerzen then  
    p_kuerzen(result);
end;  

 
function p_div(Bruch1, Bruch2: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruch;
begin  
  result.Nenner := Bruch1.Nenner * Bruch2.Zaehler;  
  result.Zaehler := Bruch1.Zaehler * Bruch2.Nenner;  
  if kuerzen then  
    p_kuerzen(result);  
end;


function p_compare(Bruch1, Bruch2: TBruch): boolean;
begin
  result := Bruch1.Zaehler * Bruch2.Nenner = Bruch2.Zaehler * Bruch1.Nenner;
end;


function ToBruch(zaehler, nenner: int64): TBruch;
begin
  result.zaehler := zaehler;
  result.Nenner := nenner;
end;

 
function BruchToFloat(Bruch: TBruch): Extended;  
begin  
  result := Bruch.Zaehler / Bruch.Nenner;
end;  

 
function FloatToBruch(const a: Extended): TBruch; overload;
var  
  Faktor: int64;  
  i: integer;  
begin  
  Faktor := 1;  
  for i := 1 to length(floattostr(frac(a))) do  
    Faktor := Faktor * 10;
  result.Zaehler := round(a * Faktor);  
  result.Nenner := Faktor;  
  p_kuerzen(result);
end;

 
function FloatToBruch(const a, toleranz: Extended): TBruch; overload;
var  
  p, lastp, q, lastq, ptemp, qtemp, u, err, d: Extended;  
begin  
  p := 1;
  q := 0;  
  lastp := 0;  
  lastq := 1;  
  u := a;  
  repeat  
    d := round(u);  
    u := u - d;  
    ptemp := p * d + lastp;  
    qtemp := q * d + lastq;  
    lastp := p;  
    lastq := q;
    p := ptemp;  
    q := qtemp;  
    err := abs(p / q - a);  
    if (u = 0) or (err < toleranz) or (a + err / 4 = a) then  
      break;  
    u := 1 / u;  
  until false;  
  if (p > high(Int64)) or (p < low(Int64)) then  
    exit;  
  if (q > high(Int64)) or (q < low(Int64)) then
    exit;
  if q < 0 then  
    result.Zaehler := - Trunc(p) else  
      result.Zaehler := Trunc(p);  
  result.Nenner := abs(Trunc(q));  
end;  


function BruchToStr(Bruch: TBruch): string;
begin  
  result := Format('%d/%d', [Bruch.Zaehler, Bruch.Nenner]);  
end;  


function StrToBruch(const s: string; toleranz: Extended = -1; kuerzen: boolean = true): TBruch;
var
  p : integer;
begin  
  p := pos('/', s);  
  if p = 0 then
  begin
    if toleranz = -1 then
      result := FloatToBruch(strtofloat(trim(s))) else
        result := FloatToBruch(strtofloat(trim(s)), toleranz);
  end else
  begin
    result.Zaehler := StrToInt64Def(trim(copy(s, 1, p - 1)), 0);  
    result.Nenner := StrToInt64Def(trim(copy(s, p + 1, Length(s))), 1);
  end;
  if kuerzen then
    p_kuerzen(result);
end;

function BruchToBruchG(Bruch: TBruch; kuerzen: boolean = true): TBruchG;
begin
  if kuerzen then
    p_kuerzen(Bruch);
  result.Zahl := 0;
  result.Bruch := Bruch;
  if Bruch.Zaehler < Bruch.Nenner then
    exit;
  result.Zahl := Bruch.Zaehler div Bruch.Nenner;
  result.Bruch.Zaehler := Bruch.Zaehler mod Bruch.Nenner;
end;

function BruchGToBruch(BruchG: TBruchG; kuerzen: boolean = true): TBruch;
begin
  result.Zaehler := BruchG.Bruch.Zaehler + BruchG.Zahl * BruchG.Bruch.Nenner;
  result.Nenner := BruchG.Bruch.Nenner;
  if kuerzen then
    p_kuerzen(result);
end;


function BruchGToStr(BruchG: TBruchG): string;
begin  
  result := Format('%d %d/%d', [BruchG.Zahl, BruchG.Bruch.Zaehler, BruchG.Bruch.Nenner]);
end;


end.

Die Primfaktor zerlegung gibt an der ersten Stelle eine -1 aus, wenn die Zahl negativ ist.

Martin1966 · Beiträge: 1068 Win 2000, Win XP Delphi 7, Delphi 2005

Super, danke für das Veröffentlichen diseser Unit. Wenn ich mal Zeit habe dann teste ich die Funktionen!! ;-)

Wofür steht das p_ vor den meisten Funktionen?

Wäre es nicht sinnvoll die beiden Funktionen FloatToBruch und FloatToBruch2 die gleiche Bezeichnung zu verpassen und dann als overload zu deklarieren?

Lg Martin

_________________
Ein Nutzer der Ecke ;-)

F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Mo 19.12.05 15:20

das mit overload ist keine schlechte idee, das p_ stand ursprünglich mal für procedure, ich benutze es, um zu verhindern, dass ich einen funktionsnamen wähle den es schon gibt

Kroko · Beiträge: 1284 W98 W2k WXP Turbo D

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Delphi-Quelltext

1:
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3:
4:

function p_compare(Bruch1, Bruch2: TBruch): boolean;
begin
  result := (BruchToFloat(Bruch1) = BruchToFloat(Bruch2));
end;

sollte wohl besser in

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Delphi-Quelltext

1:
2:
3:
4:

function p_compare(Bruch1, Bruch2: TBruch): boolean;
begin
  result := Bruch1.Nenner*Bruch2.Zaehler=Bruch1.Zaehler*Bruch2.Nenner;
end;

umgewandelt werden,denn es wirft Rundungsfehler über den Haufen!

_________________
Die F1-Taste steht nicht unter Naturschutz und darf somit regelmäßig und oft benutzt werden! oder Wer lesen kann, ist klar im Vorteil!

F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Mo 19.12.05 15:36

Kroko hat folgendes geschrieben:

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Delphi-Quelltext

1:
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4:

function p_compare(Bruch1, Bruch2: TBruch): boolean;
begin
  result := (BruchToFloat(Bruch1) = BruchToFloat(Bruch2));
end;

sollte wohl besser in

markieren

Delphi-Quelltext

1:
2:
3:
4:

function p_compare(Bruch1, Bruch2: TBruch): boolean;
begin
  result := Bruch1.Nenner*Bruch2.Zaehler=Bruch1.Zaehler*Bruch2.Nenner;
end;

umgewandelt werden,denn es wirft Rundungsfehler über den Haufen!

bei deiner version kann eigentlich garnichts gescheites bei rauskommen :shock:

ich könnte auch die brüche kürzen und zähler und nenner einzeln vergleichen, aber deine variante ergibt irgendwie keinen sinn

Das Overload hab ich jetzt übernommen, danke

Kroko · Beiträge: 1284 W98 W2k WXP Turbo D

Bruchrechnung Klasse 5

a/b = c/d , wenn gilt a*d=b*c :wink:

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Die F1-Taste steht nicht unter Naturschutz und darf somit regelmäßig und oft benutzt werden! oder Wer lesen kann, ist klar im Vorteil!

F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Mo 19.12.05 20:07

aso ja, hast recht ^^ ändere ich sofort

ist ja das gleiche wie ac/dc

beshig · Verfasst: Sa 25.02.06 14:52

da sieht man mal, wie schnell man auch beim Programmieren auf Musik kommt *AC/DV Fan bin*.

Mir gefällt diese Unit, habe sie heute schon einmal benutzt in einem Programm !

_________________
Was ist ein Moderatorenteam in einem recht bekannten Programmierer-Forum ? Viele Meinungen, eine zählt - Mehr ist ja auch nicht notwendig...

LLCoolDave · Beiträge: 212 Win XP Delphi 2005

beshig hat folgendes geschrieben:

da sieht man mal, wie schnell man auch beim Programmieren auf Musik kommt *AC/DV Fan bin*.

Nur dass das für Alternating current/Direct current steht

BenBE · Verfasst: Sa 25.02.06 15:37

Die Initialie Zuweisung von 0\0 bei den meisten Grundrechenarten kann entfallen. Müsste Dir der Compiler aber eigentlich ansagen.

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Ich code EdgeMonkey - In dubio pro Setting.

F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Sa 25.02.06 17:22

hab ich selbst gemerkt, aber ich habs lieber gelassen

BenBE · Verfasst: Sa 25.02.06 17:39

Was überflüssig ist, sollte man wenn möglich auch entfernen.

Übrigens: Export brauchst Du nicht anzugeben, hat unter allen Delphi-Versionen ab D2 eh keine Auswirkung mehr.

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F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Sa 25.02.06 17:40

man muss ja abwärts kompatibel bleiben

werde ich bei gelegenheit ändern, danke

BenBE · Verfasst: Sa 25.02.06 18:04

Auf Grund der dynamischen Arrays läuft dein Source eh erst ab D4 ... Von daher ist das eh egal ...

BTW: Könntest Du noch eine Funktion zum Zusammenfassen der Primfaktor-Zerlegung zu Potenzen einbauen???

Sprich:

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Delphi-Quelltext

1:	64 = 22222*2 = 2 ^ 6

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F34r0fTh3D4rk · Verfasst: Sa 25.02.06 19:28

wäre machbar, werd ich bei gelegenheit mal versuchen

wp_xxyyzz · Beiträge: 40

Bin gerade dabei, diese schöne und nützliche Unit zu testen. Beim Berechnen der Summe von 1/2 und -1/2 gab es aber eine Division durch null, da ggt(0)=0 ist. Die "kuerzen"-Routine, in der durch den ggT dividiert wird, solltest du folgendermaßen ergänzen:

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Delphi-Quelltext

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function kuerzen(Bruch:TBruch) : TBruch;
begin
  if Bruch.Zaehler=0 then begin
    result.Zaehler := 0;
    result.Nenner := 1;
    exit;
  end;
  result := Bruch;
  // weiter wie bei dir ...
end;

Nützlich erscheinen mir auch:

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function BruchToStr(Bruch:TBruch) : string;
begin
  result := Format('%d / %d', [Bruch.Zaehler, Bruch.Nenner]);
end;

function StrToBruch(const s:string) : TBruch;
var
  p : integer;
begin
  p := pos('/', s);
  if p=0 then begin
    result.Zaehler := StrToInt64(trim(s));
    result.Nenner := 1;
  end else begin
    result.Zaehler := StrToInt64(trim(copy(s, 1, p-1)));
    result.Nenner := StrToInt64(trim(copy(s, p+1, Length(s))));
  end;
end;

Gruß, Werner

wp_xxyyzz · Beiträge: 40

Ach ja, und die Primfaktorzerlegung findet bei negativen Zahlen kein Ende. Ich habe an den Anfang der Routine folgendes gesetzt:

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Delphi-Quelltext

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if a<0 then begin
  SetLength(result, 1);
  result[0] := -1;
  a := -a;
end;
// dann weiter wie bei dir...

Gruß, Werner

F34r0fTh3D4rk · Verfasst: So 26.02.06 17:25

danke, werde ich überarbeiten

BenBE · Verfasst: So 26.02.06 17:49

wp_xxyyzz hat folgendes geschrieben:

Nützlich erscheinen mir auch:

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function BruchToStr(Bruch:TBruch) : string;
begin
  result := Format('%d / %d', [Bruch.Zaehler, Bruch.Nenner]);
end;

function StrToBruch(const s:string) : TBruch;
var
  p : integer;
begin
  p := pos('/', s);
  if p=0 then begin
    result.Zaehler := StrToInt64(trim(s));
    result.Nenner := 1;
  end else begin
    result.Zaehler := StrToInt64(trim(copy(s, 1, p-1)));
    result.Nenner := StrToInt64(trim(copy(s, p+1, Length(s))));
  end;
end;

Gruß, Werner

Sollte die 2. Routine nicht, wenn kein Bruchstrich vorkommt, FloatToBruch aufrufen? Fänd ich logischer...

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wp_xxyyzz · Beiträge: 40

BenBE hat folgendes geschrieben:

Sollte die 2. Routine nicht, wenn kein Bruchstrich vorkommt, FloatToBruch aufrufen? Fänd ich logischer...

Wenn kein Bruchstrich vorkommt, muss es sich um eine ganze Zahl handeln, da TBruch nur aus ganzen Zahlen zusammengesetzt ist.

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