斯特林定理的应用

最近做了杭电上的一个题hdu1018,就是求一个数的阶乘有多少位数。比如10!= 3628800,有7位数。所以,当输入10的时候就输出7。开始以为很简单,看了一下数据范围n <= 10e7就懵逼了。傻傻地在那里找规律,无果,只好狼狈的百度了。

** 先看下题: **


在百度途中get到了一个新知识,我们都知道由1og10(N) = X可以转换成10eX = N,那么就可以得到N的位数就为X+1,因为10有两位数,所以要加1。(10e2 = 100,3位数)。也就是说,(int)(log10(N)) + 1就是N的位数。

又因为n! = n(n - 1)(n - 2)......3 * 2 * 1,设n!的位数为k,则k = (int)(log10(n!)) + 1 = (int)(log10(n) + log10(n - 1) + log10(n - 2) +......+ log10(3) + log10(2) + log10(1)) + 1;
2秒10的7次方可以过。所以可以得到如下暴力代码:

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cstring>
#include <queue>
#include <map>
#include <stack>
#include <utility>
#include <algorithm>
using namespace std;

#define PI 3.14159265
#define e 2.71828182

typedef pair<double, double> P;
const int MAX_N = 1 << 17;

int main() {
    //ios::sync_with_stdio(false);
    //cin.tie(NULL);
    //cout.tie(NULL);
    int t;
    scanf("%d", &t);
    while (t--) {
        double n;
        scanf("%lf", &n);
        double ans = 1;
        for (double i = 1; i <= n; ++i) {
            ans += log10(i);//log10()是math中的函数,直接用
        }
        printf("%d\n", (int)ans);
    }
    return 0;
}

当然,重点在这里,更简单的办法:

** 斯特林定理: **


同时对两边取对数:log10(n!) = log10(sqrt(2 * PI * n)) + n * log10(n / e);所以k = (int)(log10(sqrt(2.0 * PI * n)) + n * log10(n / e)) + 1;
很容易写出代码:

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cstring>
#include <queue>
#include <map>
#include <stack>
#include <utility>
#include <algorithm>
using namespace std;

#define PI 3.14159265
#define e 2.71828182

typedef pair<double, double> P;
const int MAX_N = 1 << 17;

int main() {
    //ios::sync_with_stdio(false);
    //cin.tie(NULL);
    //cout.tie(NULL);
    int t;
    scanf("%d", &t);
    while (t--) {
        double n;
        scanf("%lf", &n);
        double res = log10(sqrt(2.0 * PI * n)) + n * log10(n / e);
        int ans = (int)(res) + 1;
        printf("%d\n", ans);
    }
    return 0;
}

关于斯特林的证明,百度上说的很详细了,这里就不累赘了。(__) 嘻嘻……

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