把1,2,3,4,5,6,7,8,9分成三组构成排列且之比为1:2:3

本文介绍了一个关于1-9数字的排列组合问题,要求将这些数字分为三组,每组形成一个三位数,且这三个数的比例为1:2:3。文章详细描述了解决方案的过程,包括如何通过循环遍历可能的数字组合,并使用辅助数组确保每个数字只使用一次。

题目描述:

把1,2,3,4,5,6,7,8,9共九个数分成三组构成排列a1a2a3,a4a5a6,a7a8a9,而且每个数字使用有且仅有一次,构成的排列之比为1:2:3,求输出所有的排列组合。

主要还是得通过蛮力法来做,但我们可以通过计算来减小循环的次数。

1-9构成的最小的数字排列应该是123(百位取1的时候最小,当1被用过之后,十位取2最小,当1,2都被用过之后,个位取三最小),同理1-9构成的最大数字排列应该是987,我们假设构成的最小排列数是i,又因为三个排列之比为1:2:3,所以最大的数应该为3*i,这是循环的控制条件就可以出来了:3*i<=987.

唉,同时我们还要思考另外一个问题,我们该怎么来保证1-9中的数字使用有且仅有一次,这个时候我们选择使用一个辅助数组a[10],一开始给这个数组的每个元素都赋值为0,然后a[0]=0一直不变,a[1]对于1这个数字,a[2]对于2这个数字,以此类推,如果这个数字被用过了,则这个数字对应的数组元素就赋值为1.如果在循环结束后,数组中a[1]-a[9]的元素之和等于9(只有当每个数字都使用了一次,和才会为9,否则都是小于9的),这时我们就可以判定1-9中的元素使用了有且仅以一次。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i,h,j,k,s;
    int a[10];
    for(i=123;i*3<=987;i++)
    {
        for(h=0;h<10;h++)//为了不让上一次数组a[10]里的值影响到下一次循环,所以每次进行循环都要将a[10]全部赋值为0
            a[h]=0;
        a[i/100]=1;//把数字排列i百位的数字的对应数组元素赋值为1
        a[i/10%10]=1;//把数字排列i十位上的数字的对应数组元素赋值为1
        a[i%10]=1;//把数字排列i个位的数字的对应数组元素赋值为1
        j=i*2;//按照比例算出j的值,并和上面一样对相应的数组元素进行赋值
        a[j/100]=1;
        a[j/10%10]=1;
        a[j%10]=1;
        k=i*3;//同理按照比例算出此时的k的值
        a[k/100]=1;
        a[k/10%10]=1;
        a[k%10]=1;
        for(s=0,h=1;h<10;h++)
            s=s+a[h];//计算辅助数组所有元素之和
        if(s==9)//如果满足条件则输出此时的三个数字排列
        {
            printf("a1a2a3=%d,a4a5a6=%d,a7a8a9=%d\n",i,j,k);
        }
    }
    return 0;
}

 

 

 

 

 

<think>首先,用户的问题是用中文描述的:"将 1,2,…,9 9 个数分成 3 组,分别组成 3三位数使这 3三位数构成 1:2:3 的比例,试求出所有满足条件的 3三位数。" 翻译成英文是:"Divide the numbers 1,2,…,9 into 3 groups, each forming a three-digit number, such that these three numbers are in the ratio 1:2:3. Find all such triplets of three-digit numbers." 我需要解决这个问题,并用C语言编写代码来找到所有满足条件的组合。然后,按照用户指定的格式回答:先回答问题,给出解释,最后提出相关问题。 关键点: - 使用数字19,每个数字恰好用一次。 - 形成三个三位数,记为A、B、C,满足A:B:C = 1:2:3。 - 由于比例是1:2:3,我们可以设A = k, B = 2k, C = 3k,其中k是某个整数。 - A、B、C都是三位数,所以k的范围是100到333(因为C=3k≤999,所以k≤333;A=k≥100)。 - 此外,A、B、C必须由1-9的每个数字恰好一次使用,所以没有重复数字,覆盖所有数字。 因此,我可以遍历k从100到333,对于每个k: - 计算A = k - B = 2 * k - C = 3 * k - 检查A、B、C是否都是三位数(自动满足,因为k≥100,A≥100;k≤333,C=3k≤999) - 检查A、B、C是否由1-9的九个数组成,每个数字恰好一次,没有0(因为三位数不能有前导零,数字1-9中没有0)。 在检查时,需要确保: - A、B、C中没有数字0(因为1-9中没有0)。 - 所有数字1-9恰好出现一次。 实现方式: 1. 遍历k从100到3332. 对于每个k: - 计算A = k, B = 2*k, C = 3*k。 - 检查B和C是否在范围内(B<1000C<1000,这应该满足,但k=333时C=999,ok)。 - 将A、B、C转换为字符串或提取各位数字。 - 检查是否有数字0,如果有则跳过。 - 检查所有数字是否覆盖1-9不重复。 在C语言中,我可以定义一个数组来计数数字的出现次数。 具体步骤: - 初始化一个大小为10的数组count(索引0-9),所有元素为0。 - 提取A的百位、十位、个位:a1 = A / 100, a2 = (A / 10) % 10, a3 = A % 10。 - 同样提取B和C的各位。 - 对于每个数字位,增加count[digit]。 - 然后检查: - count[0] 应该为0(因为不能有0)。 - count[1]到count[9]都应为1(每个数字恰好一次)。 如果满足条件,则输出A、B、C。 但要注意,A、B、C必须是三位数没有前导零。由于k≥100,A、B、C都至少是100,所以没有前导零问题,但提取数字时,百位不会是0。 现在,k的范围:最小k=100(A=100,B=200,C=300),但300有0,数字重复,但会被检查排除。最大k=333(A=333,B=666,C=999),但666有重复数字。 我应该优化:因为C=3k≤999,所以k≤333;A=k≥100。所以k从100到333。 但在333以内,k必须是整数,2k和3k也必须是整数,没问题。 然而,由于数字必须正好是1-9各一次,k必须使得A、B、C的数字没有重复和缺失。 为了提高效率,我可以注意到B=2k必须是整数,C=3k必须是整数,所以k必须是整数(已经是),但更重要的是,由于比例固定,我可以生成可能的A,然后计算B=2A, C=3A,但A是k,所以相同。 在代码中,遍历k从100到333。 现在,写C代码。 我需要输出所有满足条件的组合。 根据问题,可能只有一个或几个组合。 我回想一下,经典问题:192, 384, 576。 192 * 2 = 384, 192 * 3 = 576。 检查数字:192:1,9,2384:3,8,4;576:5,7,6 — 所有1-9各一次,完美。 还有别的吗?例如,219*2=438, 219*3=657 — 219:2,1,9;438:4,3,8;657:6,5,7 — 也覆盖1-9219:2,1,9;438:4,3,8;657:6,5,7 — 是,1,2,3,4,5,6,7,8,9各一次。 另一个:273*2=546, 273*3=819273:2,7,3;546:5,4,6;819:8,1,9 — 是,所有数字。 273:2,7,3;546:5,4,6;819:8,1,9 — 是的。 还有吗?327*2=654, 327*3=981327:3,2,7;654:6,5,4;981:9,8,1 — 是。 现在,192,219,273,327 — 似乎有多个。 k=192,219,273,327。 检查范围:k≥100,≤333192:192,384,576 219:219,438,657 273:273,546,819 327:327,654,981 这些是所有的吗? 尝试k=100:100,200,300 — 有0和重复。 k=101:101,202,303 — 重复数字。 k=102:102,204,306 — 有0。 ... 直到333。 但应该有更多?例如,k=192,219,273,327。 327*3=981999,ok。 k=123:123,246,369123:1,2,3246:2,4,6 — 2重复了。 k=132:132,264,396 — 132:1,3,2264:2,6,4;396:3,9,6 — 数字:1,3,2,2?,6,4,3?,9,6 — 2,3,6重复,缺少5,7,8。 不行。 k=138:138,276,414 — 414>400,但276:2,7,6;138:1,3,8;414:4,1,4 — 1和4重复,有4两次。 不行。 k=183:183,366,549183:1,8,3366:3,6,6;重复3和6。 k=213:213,426,639213:2,1,3;426:4,2,6;639:6,3,92,3,6重复。 k=231:231,462,693231:2,3,1;462:4,6,2;693:6,9,31,2,3,4,6,9 — 缺少5,7,8;2,3,6重复。 k=264:但B=2k=528,C=3k=792 — 但A=264, 数字2,6,4;B=528:5,2,8 — 2重复;C=792:7,9,22重复。 不行。 k=291:291,582,873291:2,9,1;582:5,8,2;873:8,7,32和8重复。 k=312:312,624,936 — 312:3,1,2;624:6,2,4;936:9,3,6 — 2,3,6重复。 k=321:321,642,963321:3,2,1;642:6,4,2963:9,6,31,2,3,6重复。 所以只有四个:192,219,273,327。 在代码中,我需要输出这些。 现在,写C代码。 代码结构: #include <stdio.h> int main() { int k, a, b, c; int count[10]; // 索引0-9 for (k = 100; k <= 333; k++) { // 初始化计数数组 for (int i = 0; i < 10; i++) { count[i] = 0; } a = k; b = 2 * k; c = 3 * k; // 检查b和c是否三位数,但b=2*k≤666<1000,c=3*k≤999<1000,a≥100,所以都是三位数 // 但确保没有前导零:由于a,b,c ≥100,百位至少1,所以ok。 // 提取a的各位 count[a / 100]++; // 百位 count[(a / 10) % 10]++; // 十位 count[a % 10]++; // 个位 // 同样提取b和c count[b / 100]++; count[(b / 10) % 10]++; count[b % 10]++; count[c / 100]++; count[(c / 10) % 10]++; count[c % 10]++; // 现在检查:数字1-9每个出现一次,没有0 // 首先,检查count[0] == 0 if (count[0] != 0) { continue; // 有数字0,跳过 } // 检查19每个计数为1 int valid = 1; // 假设有效 for (int i = 1; i <= 9; i++) { if (count[i] != 1) { valid = 0; break; } } if (valid) { printf("%d, %d, %d\n", a, b, c); } } return 0; } 在循环内部,每次迭代前需要重置count数组为0。我在for k循环内部初始化了count,但在C中,如果我在循环内部定义它,但这里我是在外部定义,然后在每个k迭代时重新初始化。 在我的代码中,count是在外部定义的,但在main内部,我在for k循环内部初始化它。 更好的是在for k循环内部定义并初始化count。 修改:将count数组的声明和初始化放在for k循环内部。 所以: for (k = 100; k <= 333; k++) { int count[10] = {0}; // 初始化所有元素为0 ... } 这样更清晰。 现在,测试一下:当k=192时,a=192,b=384,c=576。 数字:1,9,2,3,8,4,5,7,6 — 所有1-9一次。 类似地,其他k。 但k=100到333,包括333。 在代码中,我需要确保没有其他k。 之前我手工检查了,只有四个。 运行代码应该输出四行。 现在,关于回答格式。 用户要求:先回答问题,给出解释,然后C代码,最后相关问题。 问题是要找到所有满足条件的三个三位数。 所以,在回答中: - 陈述找到的组合。 - 解释方法。 - 给出代码。 然后相关问题。 所以: 满足条件的三个三位数有四个组合: 192, 384, 576 219, 438, 657 273, 546, 819 327, 654, 981 每个组合中,第二个数是第一个数的两倍,第三个数是第一个数的三倍,所有数字1-9恰好使用一次。 然后,解释:我通过遍历可能的第一个数k(从100到333),计算2k和3k,然后检查数字是否覆盖1-9无重复和零。 给出C代码。 最后,相关问题。 相关问题应该与C语言相关,或者与问题相关。 用户说:"提出一些相关问题",并在example中是C语言概念相关问题。 但这个问题是关于算法和数学的,不是直接关于C语言特性。 用户指定:"你提供的代码只能是C语言代码。" 和 "我会向你提问C语言领域的相关问题",但这个问题不是典型的C语言问题;它是用C解决一个问题。 在相关问题中,我应该问与C编程相关的问题。 或许问关于代码优化、或类似问题。 或者问关于数字排列的问题。 但为了符合格式,我应该问C语言相关的问题。 回顾example:用户问多态,然后相关问题也是关于多态的。 所以这里,既然问题是关于用C解决一个特定问题,相关问题可以关于代码的效率、或扩展问题。 例如: 1. 如何优化这个代码以减少循环次数? 2. 如果比例是1:3:5或其他,如何修改代码? 3. C语言中如何更好地处理数字的位数检查? 4. 是否有更高效的方法来生成排列? 但确保是C语言相关。 用户说:"提出相关问题的格式应该严格遵循如下格式:§§相关问题§§: 1. ··· 2. ··· 3. ··· 4. ···" 所以需要四个问题。 现在,写回答。 </think>### 问题解答 问题要求将数字19分成3组,每组组成一个三位数,使得这三个三位数的比例为1:2:3。即,设这三个数为 \(A\)、\(B\) 和 \(C\),满足 \(A:B:C = 1:2:3\),因此 \(B = 2A\) 和 \(C = 3A\)。其中,\(A\)、\(B\)、\(C\) 必须是由19的每个数字恰好使用一次的三位数(无重复数字、无数字0)。 通过遍历可能的 \(A\) 值(范围从100到333,因为 \(C = 3A \leq 999\)),计算 \(B = 2A\) 和 \(C = 3A\),并检查这些数的各位数字是否覆盖1-9无重复,我找到了所有满足条件的组合。以下是所有解: 1. \(A = 192\), \(B = 384\), \(C = 576\)(即 \(192:384:576 = 1:2:3\)) 2. \(A = 219\), \(B = 438\), \(C = 657\)(即 \(219:438:657 = 1:2:3\)) 3. \(A = 273\), \(B = 546\), \(C = 819\)(即 \(273:546:819 = 1:2:3\)) 4. \(A = 327\), \(B = 654\), \(C = 981\)(即 \(327:654:981 = 1:2:3\)) #### 解释 - **方法**:由于比例固定为1:2:3,\(A\) 必须是三位数(\(100 \leq A \leq 333\)), \(B = 2A\) 和 \(C = 3A\) 也必须是三位数。程序遍历 \(A\) 从100到333,对于每个 \(A\): 1. 计算 \(B = 2A\) 和 \(C = 3A\)。 2. 提取 \(A\)、\(B\)、\(C\) 的各位数字(百位、十位、个位)。 3. 使用计数数组检查: - 无数字0(因为三位数1-9组成)。 - 每个数1-9恰好出现一次(计数数组所有元素1-9的计数为1)。 - **为什么只有这些解**:\(A\) 的范围限制(100到333)和数字的唯一性要求(1-9各用一次)严格限制了可能性。手工验证或程序遍历确认只有上述四个组合满足条件。 - **C语言实现**:以下程序使用上述逻辑,遍历 \(A\) 并检查数字计数。代码中: - 定义计数数组 `count[10]`(索引0-9),初始化为0。 - 提取各位数字并递增对应计数。 - 检查 `count[0] == 0`(无0)和 `count[1]` 到 `count[9]` 都为11-9各一次)。 #### C语言代码 ```c #include <stdio.h> int main() { int k; // k 表示 A printf("满足条件的三组三位数(比例1:2:3:\n"); for (k = 100; k <= 333; k++) { int count[10] = {0}; // 初始化计数数组,索引0-9,初始值0 int a = k; int b = 2 * k; int c = 3 * k; // 提取 a 的各位数字并计数 count[a / 100]++; // 百位 count[(a / 10) % 10]++; // 十位 count[a % 10]++; // 个位 // 提取 b 的各位数字并计数 count[b / 100]++; count[(b / 10) % 10]++; count[b % 10]++; // 提取 c 的各位数字并计数 count[c / 100]++; count[(c / 10) % 10]++; count[c % 10]++; // 检查条件:无数字0,1-9个数字恰好出现一次 if (count[0] != 0) { continue; // 有数字0,跳过 } int valid = 1; // 假设有效 for (int i = 1; i <= 9; i++) { if (count[i] != 1) { valid = 0; // 有数字重复或缺失 break; } } if (valid) { printf("%d, %d, %d\n", a, b, c); // 输出有效组合 } } return 0; } ``` - **代码输出**:运行此程序将输出上述四个组合。 - **代码说明**:程序时间复杂度为 \(O(n)\),其中 \(n = 234\)(k 从100到333)。计数数组高效地检查了数字唯一性。
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