BigInteger 到 Uint8Array 字节

Question

我需要在 JavaScript 中获取大整数的字节。

我尝试了几个大整数库，但实际提供此功能的库不起作用。

我不太确定如何自己实现这个，给定一个包含大量数字的字符串，这通常是库允许访问的。

是否有一个库可以运行并允许执行此操作？ 或者它实际上并不难，我只是错过了一些东西？

Answer 1

我在谷歌上搜索 JavaScript 中这个问题的快速而优雅的解决方案，但我唯一找到的是基于中间十六进制字符串的转换方法。不幸的是，这肯定是次优的，并且该代码也不适合我。因此，我实现了自己的代码，并想将其发布作为我自己问题的答案，但找到了这个。

说明

首先，我会回答相反的问题，因为它更能说明问题。

从字节数组中读取 BigInteger

对于我们来说，字节数组是什么？这是 256 基数字系统中的数字，我们希望将其转换为更方便我们使用的 10 基（十进制）系统。 例如，我们采用一个字节数组
[AA][BB][CC][DD]（1 个字节为 8 位或 2 个十六进制数字）。

根据我们从哪一侧开始（参见https://en.wikipedia.org/wiki/Endianness），我们可以将其读作：

• (AA*1 + BB*256 + CC*256^2 + DD*256^3) 在 little-endian
• 或 (DD*1 + CC*256 + BB*256^2 + AA*256^3) big-endian。

我们在这里使用little-endian。所以，我们的数组 [AA][BB][CC][DD] 编码的数字是：

AA + BB*256 + CC*256^2 + DD*256^3  
= 170 + 187*256 + 204*65536 + 221*16777216  
= 170 + 47872 + 13369344 + 3707764736  
= 3721182122

将 BigInteger 写入字节数组

要将数字写入字节数组，我们必须执行相反的操作，即使用十进制数字来查找 256 进制数字系统中的所有数字。我们取相同的号码：3721182122

要找到它的最低有效字节（https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_numbering#Least_significant_byte），我们只需将其除以 256。余数代表更高的数字。因此，我们再次将余数除以 256，依此类推，直到得到 0 余数：

3721182122 = 14535867*256 + 170  
14535867 = 56780*256 + 187  
56780 = 221*256 + 204  
221 = 0*256 + 221  

因此，结果为十进制的 [170][187][204][221]，十六进制的 [AA][BB][CC][DD]。

JavaScript 解决方案

现在，这是使用

NodeJS

库在

big-integer

中编码的算法。

const BigInteger = require('big-integer');

const zero = BigInteger(0);
const one = BigInteger(1);
const n256 = BigInteger(256);

function fromLittleEndian(bytes) {
    let result = zero;
    let base = one;
    bytes.forEach(function (byte) {
        result = result.add(base.multiply(BigInteger(byte)));
        base = base.multiply(n256);
    });
    return result;
}

function fromBigEndian(bytes) {
  return fromLittleEndian(bytes.reverse());
}

function toLittleEndian(bigNumber) {
    let result = new Uint8Array(32);
    let i = 0;
    while (bigNumber.greater(zero)) {
        result[i] = bigNumber.mod(n256);
        bigNumber = bigNumber.divide(n256);
        i += 1;
    }
    return result;
}

function toBigEndian(bytes) {
  return toLittleEndian(bytes).reverse();
}

console.log('Reading BigInteger from an array of bytes');
let bigInt = fromLittleEndian(new Uint8Array([170, 187, 204, 221]));
console.log(bigInt.toString());

console.log('Writing BigInteger to an array of bytes');
let bytes = toLittleEndian(bigInt);
console.log(bytes);

基准

我已经为这种方法编写了小基准。欢迎大家修改为自己的转换方法并与我的进行比较。

https://repl.it/repls/EvenSturdyEquipment

Answer 2

let yourBigInt = 11111n;
let arrayLen = 1500;

let array = new Uint8Array(arrayLen);
while (yourBigInt > 0n) {
    array[--arrayLen] = Number(yourBigInt & 255n);
    yourBigInt >>= 8n;
}

您还可以从 Uint8Array 中提取 BigInt：

array.reduce((prev, curr) => BigInt(prev) * 256n + BigInt(curr));

Answer 3

我有一个可与浏览器支持的 BigInt 配合使用的版本：

const big0 = BigInt(0)
const big1 = BigInt(1)
const big8 = BigInt(8)


  bigToUint8Array(big: bigint) {
    if (big < big0) {
      const bits: bigint = (BigInt(big.toString(2).length) / big8 + big1) * big8
      const prefix1: bigint = big1 << bits
      big += prefix1
    }
    let hex = big.toString(16)
    if (hex.length % 2) {
      hex = '0' + hex
    }
    const len = hex.length / 2
    const u8 = new Uint8Array(len)
    var i = 0
    var j = 0
    while (i < len) {
      u8[i] = parseInt(hex.slice(j, j + 2), 16)
      i += 1
      j += 2
    }
    return u8
  }

我有一个 BigDecimal 实现，可以将字节作为任意精度大十进制发送和接收：https://jackieli.dev/posts/bigint-to-uint8array/