现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

大数阶乘问题研究

2013年05月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1693字 ⁄ 字号 评论关闭

1、问题:1000阶乘的结果有多少个连续的0??

每出现一个2和5,就会在末尾有一个0,所以只要看从1到1000中总共有多少个2和5就可以了,又因为5总比2少,所以,只要看1000的阶乘中有多少个约数5就可以了。同样,只有末尾是0或者5的数才会有5,所以总共有200个数其中包含5,但是有1000/25=40个数包含2个5,1000/125=8个数包含三个5,1000/625=1个数中包含4个5,所以总共有200+40+8+1=249个5,所以结果里面总共有249个连续的0.

那为何只要看在1000阶乘中有多少个约数5就行了呢??以下是我在网上找到的证明:

公式:
当0 < n < 5时,f(n!) = 0; 
当n >= 5时,f(n!) = k + f(k!), 其中 k = n / 5(取整)
f(1000!) = 200 + f(200!) = 200 + 40 + f(40!) = 240 + 8 + f(8!) = 248 + 1 + f(1) =249 

详细过程:
问题描述
    给定参数n(n为正整数),请计算n的阶乘n!末尾所含有“0”的个数。 
    例如,5!=120,其末尾所含有的“0”的个数为1;10!= 3628800,其末尾所含有的“0”的个数为2;20!= 2432902008176640000,其末尾所含有的“0”的个数为4。 
  
计算公式
    这里先给出其计算公式,后面给出推导过程。 
    令f(x)表示正整数x末尾所含有的“0”的个数,则有: 
      当0 < n < 5时,f(n!) = 0; 
      当n >= 5时,f(n!) = k + f(k!), 其中 k = n / 5(取整)。 
  
问题分析
    显然,对于阶乘这个大数,我们不可能将其结果计算出来,再统计其末尾所含有的“0”的个数。所以必须从其数字特征进行分析。下面我们从因式分解的角度切入分析。 
  
    我们先考虑一般的情形。对于任意一个正整数,若对其进行因式分解,那么其末尾的“0”必可以分解为2*5。在这里,每一个“0”必然和一个因子“5”相对应。但请注意,一个数的因式分解中因子“5”不一定对应着一个“0”,因为还需要一个因子“2”,才能实现其一一对应。 
  
    我们再回到原先的问题。这里先给出一个结论: 
    结论1: 对于n的阶乘n!,其因式分解中,如果存在一个因子“5”,那么它必然对应着n!末尾的一个“0”。 
    下面对这个结论进行证明: 
    (1)当n < 5时, 结论显然成立。 
    (2)当n >= 5时,令n!= [5k * 5(k-1) * ... * 10 * 5] * a,其中 n = 5k + r (0 <= r <= 4),a是一个不含因子“5”的整数。 
    对于序列5k, 5(k-1), ..., 10, 5中每一个数5i(1 <= i <= k),都含有因子“5”,并且在区间(5(i-1),5i)(1 <= i <= k)内存在偶数,也就是说,a中存在一个因子“2”与5i相对应。即,这里的k个因子“5”与n!末尾的k个“0”一一对应。 
    我们进一步把n!表示为:n!= 5^k * k! * a(公式1),其中5^k表示5的k次方。很容易利用(1)和迭代法,得出结论1。 
     
    上面证明了n的阶乘n!末尾的“0”与n!的因式分解中的因子“5”是一一对应的。也就是说,计算n的阶乘n!末尾的“0”的个数,可以转换为计算其因式分解中“5”的个数。 
  
    令f(x)表示正整数x末尾所含有的“0”的个数, g(x)表示正整数x的因式分解中因子“5”的个数,则利用上面的的结论1和公式1有: 
       f(n!) = g(n!) = g(5^k * k! * a) = k + g(k!) = k + f(k!) 
所以,最终的计算公式为: 
    当0 < n < 5时,f(n!) = 0; 
    当n >= 5时,f(n!) = k + f(k!), 其中 k = n / 5(取整)。 
  
计算举例
   f(5!) = 1 + f(1!) = 1 
   f(10!) = 2 + f(2!) = 2 
   f(20!) = 4 + f(4!) = 4 
   f(100!) = 20 + f(20!) = 20 + 4 + f(4!) = 24 
   f(1000!) = 200 + f(200!) = 200 + 40 + f(40!) = 240 + 8 + f(8!) = 248 + 1 + f(1) =249

编程实现计算有几个0:

int  fun(int num)
{
 int a;
 if (num < 5 && num > 0)
 {
  return 0;
 }
 else
 {
  int k = num / 5;
  return (k + fun(k));
 }
}

 

 

抱歉!评论已关闭.