Mod liczby ujemnej topi mój mózg

Próbuję zmodyfikować liczbę całkowitą, aby uzyskać pozycję tablicy, tak aby była zapętlona. Działanie i % arrayLengthdziała dobrze w przypadku liczb dodatnich, ale w przypadku liczb ujemnych wszystko idzie źle.

 4 % 3 == 1
 3 % 3 == 0
 2 % 3 == 2
 1 % 3 == 1
 0 % 3 == 0
-1 % 3 == -1
-2 % 3 == -2
-3 % 3 == 0
-4 % 3 == -1

więc potrzebuję implementacji

int GetArrayIndex(int i, int arrayLength)

takie że

GetArrayIndex( 4, 3) == 1
GetArrayIndex( 3, 3) == 0
GetArrayIndex( 2, 3) == 2
GetArrayIndex( 1, 3) == 1
GetArrayIndex( 0, 3) == 0
GetArrayIndex(-1, 3) == 2
GetArrayIndex(-2, 3) == 1
GetArrayIndex(-3, 3) == 0
GetArrayIndex(-4, 3) == 2

Robiłem to już wcześniej, ale z jakiegoś powodu dziś topi mi mózg :(

Zawsze używam własnej modfunkcji, zdefiniowanej jako

int mod(int x, int m) {
    return (x%m + m)%m;
}

Oczywiście, jeśli martwisz się o dwa wywołania operacji modułu, możesz zapisać to jako

int mod(int x, int m) {
    int r = x%m;
    return r<0 ? r+m : r;
}

lub ich warianty.

Powodem tego jest to, że "x% m" zawsze mieści się w zakresie [-m + 1, m-1]. Jeśli więc w ogóle jest ujemny, dodanie do niego m spowoduje umieszczenie go w dodatnim zakresie bez zmiany jego wartości modulo m.

Zwróć uwagę, że operator% w C # i C ++ NIE jest w rzeczywistości modulo, jest resztą. Wzór na modulo, który chcesz w twoim przypadku, to:

float nfmod(float a,float b)
{
    return a - b * floor(a / b);
}

Musisz to przekodować w C # (lub C ++), ale w ten sposób otrzymujesz modulo, a nie resztę.

Implementacja jednoliniowa przy użyciu %tylko jednego:

int mod(int k, int n) {  return ((k %= n) < 0) ? k+n : k;  }

Odpowiedź ShreevatsaR nie będzie działać we wszystkich przypadkach, nawet jeśli dodasz „if (m <0) m = -m;”, jeśli uwzględnisz ujemne dywidendy / dzielniki.

Na przykład -12 mod -10 będzie równe 8, a powinno wynosić -2.

Następująca implementacja będzie działać zarówno dla dodatnich, jak i ujemnych dywidend / dzielników i jest zgodna z innymi implementacjami (mianowicie Java, Python, Ruby, Scala, Scheme, Javascript i Google's Calculator):

internal static class IntExtensions
{
    internal static int Mod(this int a, int n)
    {
        if (n == 0)
            throw new ArgumentOutOfRangeException("n", "(a mod 0) is undefined.");

        //puts a in the [-n+1, n-1] range using the remainder operator
        int remainder = a%n;

        //if the remainder is less than zero, add n to put it in the [0, n-1] range if n is positive
        //if the remainder is greater than zero, add n to put it in the [n-1, 0] range if n is negative
        if ((n > 0 && remainder < 0) ||
            (n < 0 && remainder > 0))
            return remainder + n;
        return remainder;
    }
}

Zestaw testów przy użyciu xUnit:

    [Theory]
    [PropertyData("GetTestData")]
    public void Mod_ReturnsCorrectModulo(int dividend, int divisor, int expectedMod)
    {
        Assert.Equal(expectedMod, dividend.Mod(divisor));
    }

    [Fact]
    public void Mod_ThrowsException_IfDivisorIsZero()
    {
        Assert.Throws<ArgumentOutOfRangeException>(() => 1.Mod(0));
    }

    public static IEnumerable<object[]> GetTestData
    {
        get
        {
            yield return new object[] {1, 1, 0};
            yield return new object[] {0, 1, 0};
            yield return new object[] {2, 10, 2};
            yield return new object[] {12, 10, 2};
            yield return new object[] {22, 10, 2};
            yield return new object[] {-2, 10, 8};
            yield return new object[] {-12, 10, 8};
            yield return new object[] {-22, 10, 8};
            yield return new object[] { 2, -10, -8 };
            yield return new object[] { 12, -10, -8 };
            yield return new object[] { 22, -10, -8 };
            yield return new object[] { -2, -10, -2 };
            yield return new object[] { -12, -10, -2 };
            yield return new object[] { -22, -10, -2 };
        }
    }

Dodanie zrozumienia.

Zgodnie z definicją euklidesową wynik mod musi być zawsze dodatni.

Dawny:

 int n = 5;
 int x = -3;

 int mod(int n, int x)
 {
     return ((n%x)+x)%x;
 }

Wynik:

 -1

Porównanie dwóch dominujących odpowiedzi

(x%m + m)%m;

i

int r = x%m;
return r<0 ? r+m : r;

Nikt właściwie nie wspomniał o tym, że pierwszy może OverflowExceptionchwilę rzucić , drugi nie. Co gorsza, przy domyślnym niezaznaczonym kontekście, pierwsza odpowiedź może zwrócić błędną odpowiedź (patrz mod(int.MaxValue - 1, int.MaxValue)na przykład). Zatem druga odpowiedź wydaje się nie tylko szybsza, ale także bardziej poprawna.

Po prostu dodaj swój moduł (arrayLength) do ujemnego wyniku% i wszystko będzie dobrze.

Dla programistów bardziej świadomych wydajności

uint wrap(int k, int n) ((uint)k)%n

Małe porównanie wydajności

Modulo: 00:00:07.2661827 ((n%x)+x)%x)
Cast:   00:00:03.2202334 ((uint)k)%n
If:     00:00:13.5378989 ((k %= n) < 0) ? k+n : k

Jeśli chodzi o koszt wykonania rzutów do uint, zajrzyj tutaj

Podoba mi się sztuczka przedstawiona przez Petera N Lewisa w tym wątku : „Jeśli n ma ograniczony zakres, możesz uzyskać pożądany wynik, po prostu dodając znaną stałą wielokrotność [dzielnika], która jest większa niż wartość bezwzględna minimum."

Więc jeśli mam wartość d, która jest w stopniach i chcę wziąć

d % 180f

i chcę uniknąć problemów, jeśli d jest ujemne, zamiast tego po prostu robię to:

(d + 720f) % 180f

Zakłada się, że chociaż d może być ujemne, wiadomo, że nigdy nie będzie bardziej ujemne niż -720.

Oczekujesz zachowania, które jest sprzeczne z udokumentowanym zachowaniem operatora% w języku c # - prawdopodobnie dlatego, że spodziewasz się, że będzie działać w sposób, w jaki działa w innym języku, do którego jesteś bardziej przyzwyczajony. Dokumentacja na C # stanach (podkreślenie moje):

W przypadku argumentów typu całkowitego wynik a% b jest wartością uzyskaną przez a - (a / b) * b. Znak niezerowej reszty jest taki sam, jak w przypadku operandu po lewej stronie

Żądaną wartość można obliczyć za pomocą jednego dodatkowego kroku:

int GetArrayIndex(int i, int arrayLength){
    int mod = i % arrayLength;
    return (mod>=0) : mod ? mod + arrayLength;
}

Jednowierszowa implementacja odpowiedzi dcastro (najbardziej zgodna z innymi językami):

int Mod(int a, int n)
{
    return (((a %= n) < 0) && n > 0) || (a > 0 && n < 0) ? a + n : a;
}

Jeśli chcesz zachować użycie %operatora (nie możesz przeciążać operatorów natywnych w C #):

public class IntM
{
    private int _value;

    private IntM(int value)
    {
        _value = value;
    }

    private static int Mod(int a, int n)
    {
        return (((a %= n) < 0) && n > 0) || (a > 0 && n < 0) ? a + n : a;
    }

    public static implicit operator int(IntM i) => i._value;
    public static implicit operator IntM(int i) => new IntM(i);
    public static int operator %(IntM a, int n) => Mod(a, n);
    public static int operator %(int a, IntM n) => Mod(a, n);
}

Przypadek użycia, oba działa:

int r = (IntM)a % n;

// Or
int r = a % n(IntM);

Wszystkie odpowiedzi tutaj działają świetnie, jeśli dzielnik jest dodatni, ale nie jest kompletny. Oto moja implementacja, która zawsze zwraca zakres [0, b), tak że znak wyjścia jest taki sam jak znak dzielnika, uwzględniając ujemne dzielniki jako punkt końcowy zakresu wyjściowego.

PosMod(5, 3)zwraca 2
PosMod(-5, 3)zwraca 1
PosMod(5, -3)zwraca -1
PosMod(-5, -3)zwraca zwraca-2

    /// <summary>
    /// Performs a canonical Modulus operation, where the output is on the range [0, b).
    /// </summary>
    public static real_t PosMod(real_t a, real_t b)
    {
        real_t c = a % b;
        if ((c < 0 && b > 0) || (c > 0 && b < 0)) 
        {
            c += b;
        }
        return c;
    }

(gdzie real_tmoże być dowolna liczba)