HDOJ 1018 BigNumber

本文探讨了HDOJ1018 BigNumber问题的解决方法,介绍了两种计算n!位数的有效算法,并通过代码示例展示了如何应用这些算法。第一种方法使用对数相加的方式,而第二种方法则利用斯特林公式简化计算过程。

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HDOJ 1018 Big Number
这道之前我自己做的时候就在想是不是有规律的啊,这么大的一个数量级是不可能没有规律的,结果写了一系列的值,最后还是一点规律都没找到,郁闷死了,看到一篇文章,原来它是跟一个数学公式有关的啊,真的不知道哦。
摘录如下(转载自lnkm的博客):
做这道题让我再一次深刻体会到数学的博大精深!这道题要求n!的位数,其中n最大达到10^7(即百万级),直接计算n!的值再计算位数显然是不行的,高进度模拟也是不行的。在网上看到这样一个公式:log10(n!)=log10(1*2*3…*n)=log10(1)+log10(2)+…+log10(n),对log10(n!)的值取整加1就是n!的位数。但由于n的值实在非常大,且有多组测试数据,显然每次直接按这个公式计算在1秒钟内是不可能完成的。故必须减少重复计算,即:log10(n!)=log10((n-m)!)+log10(n-m+1)+log10(n-m+2)+…+log10(n),但这样就必须对之前的计算(即log10((n-m)!))保存起来,且必须先对各组测试数据按升序存储起来,再依次计算,显然增加了代码的复杂性。
     后来在网上看到UFOXLIU大牛的一段评论,现引如下:
朴素公式为:
   log10(n!)=log10(1*2*3…*n)=log10(1)+log10(2)+…+log10(n)
《计算机程序设计艺术》中给出了另一个公式
   n! = sqrt(2*π*n) * ((n/e)^n) * (1 + 1/(12*n) + 1/(288*n*n) + O(1/n^3))
   π = acos(-1)
   e = exp(1)
两边对10取对数
忽略log10(1 + 1/(12*n) + 1/(288*n*n) + O(1/n^3)) ≈ log10(1) = 0
得到公式
   log10(n!) = log10(sqrt(2 * pi * n)) + n * log10(n / e)

     呵呵,log10(n!) = log10(sqrt(2 * pi * n)) + n * log10(n / e)就是“传说中”的那个公式。依照这个公式写的代码如下:

1 log10(1)+log10(2)+…+log10(n)+1

#include <stdio.h>
#include <cmath>
//using namespace std;
int main()
{
    int n,a;
    scanf("%d",&n);
    while(n--){
        scanf("%d",&a);
        double sum = 0;
        for(int i = 1;i <=a; i++ )
         sum += (double)log10(i);
        printf("%d\n",(int)sum+1);
    }
    return 0;
}

2 log10(n!) = log10(sqrt(2 * pi * n)) + n * log10(n / e)

#include <stdio.h>
#include <cmath>
#define pi acos(-1.0)
#define e (double)exp(1.0)
using namespace std;


int main()
{
    int n,a;
    scanf("%d",&n);
    while(n--){
        scanf("%d",&a);
        if(a==1)
            printf("1\n");
        else
        {
            double sum = log10(sqrt(2*pi*a))+a*log10(a*1.0/e);
            printf("%d\n",(int)sum+1);
        }
    }
    return 0;
}

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