算法 - 统计数字 - 易

算法 - 统计数字 - 易

给定数字 n (1<= n <= 1e9) ,计算1-n的每个数字,分别使用了多少次0-9,并且汇总

例如:

n = 11

结果:

数字:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

次数:1 4 1 1 1 1 1 1 1 1

建议

  • 给你的代码不要复制粘贴,看完这个文档,理解了其中原理,按着代码打一遍,如果时间充足,使用c/c++将这个思路实现一下。看看执行时间。

关键思路

遍历每一个页码

将页码的每一位提取出来

对当前位数进行记录

分析

  1. 首先语法性的东西,比如读取文件,写文件之类的不说了,注意,读取文件的字符应该要转化为int。并且要求是1-1e9 之间
  1. 第二个,将页码的每一位都提取出来,这里我提供两个思路。

    • 将当前页码转化为字符串,对字符串的每一个字符进行遍历。并转化为int整型。

      for (int current = 1 ;current <= page ;current ++)
      {
          // 将当前页码转化为字符串
          String istr = current + "";
          for (int j = 0 ; j < istr.length() ;j ++)
          {
              // 对每个位进行遍历,并转化为数字
              char c = istr.charAt(j);
              int index = Integer.parseInt(c+"");
      
              result[index] ++  ;
          }  
      }
      
    • 对页码整数分解出每一位。这里有两个方向的提取.

      1. 从低位 - 高位 方向提取

        // first num
        int n1 = number % 10 ; 
        // second num
        int n2 = number / 10 % 10;
        ...
        
        例子:
        12345 % 10 = 5
        
        12345 / 10 % 10 = 1234 % 10 = 4
        
        

        注意: 这样分解有一些问题,就是需要知道当前整数是是几位。否则将不会知道提取位到哪里停止

        // 12345 提取第6位
        12345 / 100000 % 10 = 0 
        
        这个 0 也会被记录到result[0] 中,会出现错误。
        

        这里有没有好方法?思考一下

      2. 从高位 - 低位 方向提取

        这个方式就有了一个很好的方法,来解决上述还要求数字位数的麻烦。我们从高位开始提取,提取到第一个大于0的数字时,开始记录。
        这就需要一个标志位来做开关,告诉程序什么时候开始记录。

        for(int current = 1 ;current<=page ;current ++)
        {
            // 标记位 : 是否开始记录位数字
            boolean flag = false ;
            for (int i = 9 ; i > 0 ;i --)
            {
                // Math.pow(x,y) 求x的y次方,返回的是double类型
                // java中类型转换比较复杂.这方面需要你留意
                // i 表示的是提取当前页码的第几位,比如i = 9 的时候
                // index = current / 1e8 % 10
        
                int zeronum = (new Double(Math.pow(10,i-1))).intValue(); 
                int index = current / zeronum % 10; 
        
                // 如果当前位 = 0 并且flag 是false 就不做处理
                if(index == 0 && flag == false)
                {
                    continue ;
                }
                // 一旦当前为不为0 ,立即设置flag,以便低位0能够被正确的记录
                flag = true ;
                result[index] ++ ;
            }
        }
        
  2. 最后,统计。构造一个10位数组,索引 0-9 的值对应着 0-9 出现的次数。

    for (int k = 0 ;k < 10 ; k ++)
    {
        System.out.println(result[k]);
    }
    

思考

以上两种方法是我临时想到的两个方法。这里面的精髓就是对整数位数分解的思想,基本没什么营养。你也可以查阅一下资料,看是不是有更好的方法来分解整数。

第一种方法确实简单,思路清晰,一般实际使用的也是这种方法,效率高。程序设计中,简单的就是最好的。

第二种方法,看似比较复杂,并且效率比较低,但是也不是一无是处,这种求位运算中,从低位到高位,和从高位到低位,两种方式的简易程度是不一样的。

时间复杂度的问题,时间复杂度是个模糊概念,现阶段数据结构中考虑时间复杂度是看你循环的套数。两种方法中外部循环是n,内部循环设置为m,但是m<=9 , 所以时间复杂度是O(n*m) m<=9

但是通过程序来进行实际操作会发现,第一种方法的效率远远高于第二种。

当设置 page = 1234567 时可以看出两个程序所得到的结果以及运行时间

第一种方式比第二种方式效率高出了近10倍。

the result of the firstWay:
713306 1058985 758985 718985 713985 713385 713315 713307 713306 713306
the result of the secondWay:
713306 1058985 758985 718985 713985 713385 713315 713307 713306 713306
the time cusuming of the firstWay :89ms
the time cusuming of the secondWay :756ms

至于为什么,给你三个思路。

  1. 在java中,Math.pow()函数是一个很耗费时间的函数
  2. 第二种方式中,每一个页码不管长度是多少,都要循环9次。而第一种方式中,可以轻而易举的得到页码的长度,故而每一个页码循环的次数是页码长度。
  3. 新建的Double 对象转化int整型耗时较长。

针对不同的编程语言,上述的行为都不太一样。对于c++ / c语言,上述代码会执行的快一些,这也解释了一个知识点:编译语言比解释语言要快。

c/c++代码不写了,你自己实践一下。

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