計算1至n中數字X出現的次數

2021-09-03 02:01:20 字數 1123 閱讀 9041

以  n=2593,x=5  為例來解釋如何得到數學公式。從 1 至 2593 中,數字 5 總計出現了 813 次,其中有 259 次出現在個位,260 次出現在十位,294 次出現在百位,0 次出現在千位。

現在依次分析這些資料,首先是個位。從 1 至 2590 中,包含了 259 個 10,因此任意的 x 都出現了 259 次。最後剩餘的三個數 2591, 2592 和 2593,因為它們最大的個位數字 3 < x,因此不會包含任何 5。(也可以這麼看,3然後是十位。從 1 至 2500 中,包含了 25 個 100,因此任意的 x 都出現了  25×10=250  次。剩下的數字是從 2501 至 2593,它們最大的十位數字 9 > x,因此會包含全部 10 個 5。最後總計 250 + 10 = 260。(也可以這麼看,9>x,則十位上可能出現的x的次數僅由更高位決定,等於更高位數字(25+1)x102-1=260)。

接下來是百位。從 1 至 2000 中,包含了 2 個 1000,因此任意的 x 都出現了  2×100=200  次。剩下的數字是從 2001 至 2593,它們最大的百位數字 5 == x,這時情況就略微複雜,它們的百位肯定是包含 5 的,但不會包含全部 100 個。如果把百位是 5 的數字列出來,是從 2500 至 2593,數字的個數與百位和十位數字相關,是 93+1 = 94。最後總計 200 + 94 = 294。(也可以這麼看,5==x,則百位上可能出現x的次數不僅受更高位影響,還受低位影響,等於更高位數字(2)x103-1+(93+1)=294)。

最後是千位。現在已經沒有更高位,因此直接看最大的千位數字 2 < x,所以不會包含任何 5。(也可以這麼看,2到此為止,已經計算出全部數字 5 的出現次數。

總結一下以上的演算法,可以看到,當計算右數第  i  位包含的 x 的個數時:

取第  i  位左邊(高位)的數字,乘以  10 i−1 ,得到基礎值a 。

取第  i  位數字,計算修正值

如果大於 x,則結果為  a+ 10 i−1 。

如果小於 x,則結果為  a 。

如果等 x,則取第  i  位右邊(低位)數字,設為  b ,最後結果為  a+b+1 。

相應的**非常簡單,效率也非常高,時間複雜度只有  o( log 10 n) 。

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