Q:求出1~13的整数中1出现的次数,并算出100~1300的整数中1出现的次数?为此他特别数了一下1~13中包含1的数字有1、10、11、12、13因此共出现6次,但是对于后面问题他就没辙了。ACMer希望你们帮帮他,并把问题更加普遍化,可以很快的求出任意非负整数区间中1出现的次数(从1 到 n 中1出现的次数)。
T:
1.引用:https://www.cnblogs.com/nailperry/p/4752987.html
求X的数量:
这里的 (X∈[1,9]),因为 X=0 不符合下列规律,需要单独计算。
首先要知道以下的规律:
- 从 1 至 10,在它们的个位数中,任意的 X 都出现了 1 次。
- 从 1 至 100,在它们的十位数中,任意的 X 都出现了 10 次。
- 从 1 至 1000,在它们的百位数中,任意的 X 都出现了 100 次。
依此类推,从 1 至 (10^i),在它们的左数第二位(右数第 i 位)中,任意的 X 都出现了 (10^{i-1}) 次。
这个规律很容易验证,这里不再多做说明。
接下来以 n=2593,X=5 为例来解释如何得到数学公式。从 1 至 2593 中,数字 5 总计出现了 813 次,其中有 259 次出现在个位,260 次出现在十位,294 次出现在百位,0 次出现在千位。
现在依次分析这些数据,首先是个位。从 1 至 2590 中,包含了 259 个 10,因此任意的 X 都出现了 259 次。最后剩余的三个数 2591, 2592 和 2593,因为它们最大的个位数字 3 < X,因此不会包含任何 5。(也可以这么看,3<X,则个位上可能出现的X的次数仅由更高位决定,等于更高位数字((259)*10^{1-1}=259))。
然后是十位。从 1 至 2500 中,包含了 25 个 100,因此任意的 X 都出现了 25×10=250 次。剩下的数字是从 2501 至 2593,它们最大的十位数字 9 > X,因此会包含全部 10 个 5。最后总计 250 + 10 = 260。(也可以这么看,9>X,则十位上可能出现的X的次数仅由更高位决定,等于更高位数字((25+1)*10^{2-1}=260))。
接下来是百位。从 1 至 2000 中,包含了 2 个 1000,因此任意的 X 都出现了 2×100=200 次。剩下的数字是从 2001 至 2593,它们最大的百位数字 5 == X,这时情况就略微复杂,它们的百位肯定是包含 5 的,但不会包含全部 100 个。如果把百位是 5 的数字列出来,是从 2500 至 2593,数字的个数与百位和十位数字相关,是 93+1 = 94。最后总计 200 + 94 = 294。(也可以这么看,5==X,则百位上可能出现X的次数不仅受更高位影响,还受低位影响,等于更高位数字((2)*10^{3-1}+(93+1)=294))。
最后是千位。现在已经没有更高位,因此直接看最大的千位数字 2 < X,所以不会包含任何 5。(也可以这么看,2<X,则千位上可能出现的X的次数仅由更高位决定,等于更高位数字((0)*10^{4-1}=0))。
到此为止,已经计算出全部数字 5 的出现次数。
总结一下以上的算法,可以看到,当计算右数第 i 位包含的 X 的个数时:
- 取第 i 位左边(高位)的数字,乘以 (10^{i−1}),得到基础值 a。
- 取第 i 位数字,计算修正值:
- 如果大于 X,则结果为 (a+10^{i−1})。
- 如果小于 X,则结果为 a。
- 如果等 X,则取第 i 位右边(低位)数字,设为 b,最后结果为 a+b+1。
相应的代码非常简单,效率也非常高,时间复杂度只有 (O(log_{10}n))。
代码:
int NumberOf1Between1AndN_Solution(int n) {
int x = 1;
if (n < x || x < 0 || x > 9)
return 0;
int high, low, cur, temp = 1;
high = n;
int i = 1;
int count = 0;
while (high > 0) {
high = n / (int) pow(10, i);
temp = n % (int) pow(10, i);
cur = temp / (int) pow(10, i - 1);
low = temp % (int) pow(10, i - 1);
if (cur == x) {
count += high * (int) pow(10, i - 1);
count += low + 1;
} else if (cur > x) {
count += (high + 1) * (int) pow(10, i - 1);
} else
count += high * (int) pow(10, i - 1);
i++;
}
return count;
}
2.思路还是和上面一样,简化一下。由于该题x=1,之所以补8,是因为当百位为0,则a/10==(a+8)/10,当百位>=2,补8会产生进位位,效果等同于(a/10+1)(感谢@咩咩jiang)
int NumberOf1Between1AndN_Solution(int n) {
int count = 0;
int i = 1;
for (i = 1; i <= n; i *= 10) {
//i表示当前分析的是哪一个数位
int a = n / i, b = n % i;
count = count + (a + 8) / 10 * i + (a % 10 == 1) * (b + 1);
}
return count;
}