问题描述:
1.写一个函数f(N),返回1到N之间出现的“1”的个数,比如f(12)=5。
2.在32位整数范围内,满足条件“f(N)=N”的最大的N是多少?
问题一解法:
最简单的方法,遍历1到N,将其中每一个数含有1的加起来;
LONGLONG Count(ULONGLONG n) { ULONGLONG iNum=0; while(n!=0) { iNum+=(n%10==1)?1:0; n/=10; } return iNUm; } LONGLONG f(ULONGLONG n) { ULONGLONG iCount=0; for(ULONGLONG I=1;i<=n;i++) { iCOunt+=Count(i);[ } return iCount; }
方法简单,但是效率太差;
2、让我们来分析一下对于一个特定的N,如何得到一个规律来分析在每一位上所出现的1的可能性,
并求和得到最后的f(N)。
先看1位数的情况:
如果N=3,那么从1到3的所有数字:1、2、3,只有个位数字上可能出现1,而且只出现1次,进一步可以发现如果N是个位数,如果N>=1,那么f(N)都等于1,如果N=0,则f(N)为0。
再看2位数的情况:
如果N=13,那么从1到13的所有数字:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13,个位和十位的数字上都可能有1,我们可以将它们分开来考虑,个位出现1的次数有两次:1和11,十位出现1的次数有4次:10、11、12和13,所以f(N)=2+4=6。
要注意的是11这个数字在十位和个位都出现了1,但是11恰好在个位为1和十位为1中被计算了两次,所以不用特殊处理,是对的。
再考虑23的情况,它和N=13有点不同,十位出现1的次数为10,从10到19,个位出现1的次数为1、11和21,
所以f(N)=3+10=13。
通过对两位数进行分析,我们发现,个位数出现1的次数不仅和个位数字有关,还和十位数字有关:
如果N的个位数大于等于1,则个位出现1的次数为十位数的数字加1;如果N的个位数为0,则个位出现1的次数等于十位数的数字。
而十位数上出现1的次数不仅和十位数有关,还和个位数有关:如果十位数字等于1,则十位数上出现1的次数为个位数的数字加1;如果十位数大于1,则十位数上出现1的次数为10。
f(13)=个位出现1的个数+十位出现1的个数=2+4=6;
f(23)=个位出现1的个数+十位出现1的个数=3+10=13;
f(33)=个位出现1的个数+十位出现1的个数=4+10=14;
...
f(93)=个位出现1的个数+十位出现1的个数=10+10=20;
接着分析3位数:
如果N=123;
个位出现1的个数为13:1,11,21,...,91,101,111,121
十位出现1的个数为20:10~19,110~119
百位出现1的个数为24:100~123
f(123)=个位出现1的个数+十位出现1的个数+百位出现1的次数=13+30+24=57;
同理我们可以再分析4位数、5位数。
根据上面的一些尝试,下面推导一般情况下,
从N得到f(N)的计算方法:假设N=abcde,这里a、b、c、d、e分别是十进制N的各个数位上的数字。
如果要计算百位上出现1的次数,它将会受到三个因素的影响:百位上的数字,百位以下(低位)的数字,百位(更高位)以上的数字。
1、如果百位上的数字为0,则可以知道,百位上可能出现1的次数由更高位决定,比如12 012,
则可以知道百位出现1的情况可能是100~199,1 100~1 199,2 100~2 199, ... , 11 100~11 199,
一共有1200个。也就是由更高位数字(12)决定,并且等于更高位数字(12)×当前位数(100)。
2、如果百位上的数字为1,则可以知道,百位上可能出现1的次数不仅受更高位影响,还受低位影响,
也就是由更高位和低位共同决定。例如对于12 113,受更高位影响,百位出现1的情况是100~199,1 100~1 199,2 100~2 199, ... , 11 100~11 199,
一共1200个,和上面第一种情况一样,等于更高位数字(12)×当前位数(100)。
但是它还受低位影响,百位出现1的情况是12 100~12 113,一共114个,等于低位数字(123)+1。
3、如果百位上数字大于1(即为2~9),则百位上可能出现1的次数也仅由更高位决定,
比如12 213,则百位出现1的可能性为:100~199,1 100~1 199, 2 100~2 199,...,11 100~11 199,12 100~12 199,一共1300个,
并且要等于更高位数字+1(12+1)×当前位数(100)。
总结:
对于每位:
0: High*iFactor
1: High*iFactor+Low+1
>1:(High+1)*iFactor
LONGLONG Sum1s(ULONGLONG n) { ULONGLONG iCount=0; ULONGLONG iFactor=1; ULONGLONG iLowerNum=0; ULONGLONG iCurrNum=0; ULONGLONG iHigherNum=0; while(n/iFactor!=0) { iLowerNum=n-(n/iFactor)*iFfactor; iCurrNum=(n/iFactor); iHigherNum=n/(iFactor*10); switch(iCurrNum) { case 0: iCount +=iHigherNum*iFactor; break; case 1: iCount +=iHigherNum*iFactor+iLowerNum+1; break; default: iCount +=(iHigherNum+1)*iFactor; break; } iFactor*=10; } return iCount; }
问题二
以后再看:
扩展问题:
例如二进制,f(1)=1,f(10)=10(因为有10,01),f(11)=100(因为01,10,11,共4个1),给出相应的解答
先给出一些二进制数:
001,010,011,100,101,110,111,1000,1001,1010,1011,
n f(n)
1 1
10 10
11 100
100 101
101 111
110 1001
111 1100
1011 10100
可以看出
该位为0:高位*位数
该位为1:高位*位数+1+低位;
n f(n) 计算
1 1 0+1+0=1
10 10 1+ 1+0=10
11 100 1+1 +1+1 =100
100 101
10*1 +1*10 +1=101
101 111
10*1+1 + 1*10 +1+1 =111
110 1001
11*1 + 1*10+1+0 +1+10 =1001
111 1100
11*1+1 +1*10+1+1 +1+11 = 1100
1011 10100 101*1+1 +10*10+1+1 +1*100 +1+11=10100