概述
问题是这样的,给出一个n,让你求出1~n之间的所有整数的十进制形式中的1的总个数。
本问题假设n>1。
比如给出一个数n=12,那么1到12之间的数1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12里面,能数出来是有5个1。
最直观的方法:依次判断每一个区间内的每一个整数,对一个数逐渐除10判断其每一位。这个方法的时间复杂度为O(n*lgn)。
介绍一个优化的方法(注意其中分治和大而化小的递归思想):
例如,数n=12345,对于1~12345之间的所有数,我们分段来找1。
首先从1~12345之间的数分出2346~12345这10000个数(还剩下1~2345)。
分析这10000个。
先看最高位(万位),是1,那知道从10000~12345这2346个数的万位都是1,2346~9999没有万位。所以万位有2346个1。
再看低的四个位,这个数段中这四位的每一位都是穷举了0~9一次的,排列组合吧,共出现1*4*10^3个1。
至此找出了2346~12345之间的数中的1。
下面该找1~2345之间的数中的1了。有没有发现,我们将原问题n=12345,转换为了较小的问题n=2345。还是用刚才的思路,继续分段。
从1~2345之间的数分出346~2345这2000个数(还剩下1~345)。
分析这2000个数。
先看最高位(千位),是2,那知道从1000~1999这1000个数的千位都是1,其他的数没有千位或千位是2,所以千位有1000个1。
再看低的三个位,这个数段中这三位的每一位都是穷举了0~9两次的,排列组合吧,共出现2*3*10^2个1。
至此找出了346~2345之间的数中的1。
之后的事情就是求问题n=345了。一样的思路。
再求问题n=45。再求问题n=5。
归结起来,该递归方式是,对于一个问题n,去递归求n去掉最高位后的n' 的问题。
上面算法的代码如下:
int count1(int n)
{
if(n < 10)
return 1;
//remove highest num
int k, high, left, t;
high = n; //high记录最高位的数
k = 0; //k记录位数
t = 1; //t记录10的幂
while(high > 9)
{
high /= 10;
k++;
t *= 10;
}
left = n - t * high;
//count
int num_high, num_lows;
if(high == 1)
num_high = left+1;
else
num_high = t;
num_lows = high * k * t/10;
return count1(left) + num_high + num_lows;
}
最后
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