整数中1出现的次数

求出1~13的整数中1出现的次数,并算出100~1300的整数中1出现的次数?为此他特别数了一下1~13中包含1的数字有1、10、11、12、13因此共出现6次,但是对于后面问题他就没辙了。ACMer希望你们帮帮他,并把问题更加普遍化,可以很快的求出任意非负整数区间中1出现的次数(从1 到 n 中1出现的次数)。
思路:
一、1的数目

编程之美上给出的规律:

  1. 如果第i位(自右至左,从1开始标号)上的数字为0,则第i位可能出现1的次数由更高位决定(若没有高位,视高位为0),等于更高位数字X当前位数的权重10i-1。

  2. 如果第i位上的数字为1,则第i位上可能出现1的次数不仅受更高位影响,还受低位影响(若没有低位,视低位为0),等于更高位数字X当前位数的权重10i-1+(低位数字+1)。

  3. 如果第i位上的数字大于1,则第i位上可能出现1的次数仅由更高位决定(若没有高位,视高位为0),等于(更高位数字+1)X当前位数的权重10i-1。

二、X的数目

这里的 X∈[1,9],因为 X=0 不符合下列规律,需要单独计算。

首先要知道以下的规律:

从 1 至 10,在它们的个位数中,任意的 X 都出现了 1 次。
从 1 至 100,在它们的十位数中,任意的 X 都出现了 10 次。
从 1 至 1000,在它们的百位数中,任意的 X 都出现了 100 次。
依此类推,从 1 至 10i,在它们的左数第二位(右数第 i 位)中,任意的 X 都出现了 10i−1 次。

这个规律很容易验证,这里不再多做说明。

接下来以 n=2593,X=5 为例来解释如何得到数学公式。从 1 至 2593 中,数字 5 总计出现了 813 次,其中有 259 次出现在个位,260 次出现在十位,294 次出现在百位,0 次出现在千位。

现在依次分析这些数据,首先是个位。从 1 至 2590 中,包含了 259 个 10,因此任意的 X 都出现了 259 次。最后剩余的三个数 2591, 2592 和 2593,因为它们最大的个位数字 3 < X,因此不会包含任何 5。(也可以这么看,3

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def NumberOf1Between1AndN_Solution(self, n):
        mult, sumTimes = 1, 0
        while n/mult > 0:
            high, mod = divmod(n, mult*10)
            curNum, low = divmod(mod, mult)
            if curNum > 1:
                sumTimes += high*mult + mult
            elif curNum == 1:
                sumTimes += high*mult + low + 1
            else:
                sumTimes += high*mult
            mult = mult*10
        return sumTimes

扩展版,求整数中X出现的次数(从1到n中个位数X出现的次数)

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def NumberOf1BetweenXAndN_Solution(self, n, x):
        mult, sumTimes = 1, 0
        while n//mult > 0:
            high, mod = divmod(n, mult*10)
            curNum, low = divmod(mod, mult)
            if curNum > x:
                sumTimes += high*mult + mult
            elif curNum == x:
                sumTimes += high*mult + low + 1
            else:
                sumTimes += high*mult
            mult = mult*10
        return sumTimes
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