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算法 - 统计数字 - 易

算法 - 统计数字 - 易

作者: stchang | 来源:发表于2017-09-18 10:43 被阅读0次

    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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