下图是一个英文等式,每个字母代表一个数字。求W代表哪个数。

本文探讨了两个不同的Java程序,旨在找出满足特定数学条件的唯一解:即找到一组数字使得“WHAT”乘以其中的“A”等于“SHOW”。通过对比使用HashSet进行排重的方法与直接比较数字的方法,发现后者效率更高。

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程序一:

import java.util.Date;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;


public class WhatAShow {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		int count = 0;
		Set nums = null;
		long start = new Date().getTime();
		for(int w=1; w<=9; w++) {
			for(int h=0; h<=9; h++) {
				if(h != w) {
					for(int a=0; a<=9; a++) {
						if(a != w && a != h) {
							for(int t=0; t<=9; t++) {
								if(t != w && t != h && t != a) {
									for(int s=0; s<=9; s++) {
										if(s != w && s != h && s != a && s != t) {
											for(int o=0; o<=9; o++) {
												if(o != w && o != h && o != a && o != t && o != s) {
													nums = new HashSet();
													if(!nums.contains(w) && w != 0) {
														nums.add(w);
														if(!nums.contains(h)) {
															nums.add(h);
															if(!nums.contains(a)) {
																nums.add(a);
																if(!nums.contains(t)) {
																	nums.add(t);
																	if(!nums.contains(s)) {
																		nums.add(s);
																		if(!nums.contains(o)) {
																			nums.add(o);
																			if((1000*w + 100*h + 10*a + t) * a == (1000*s + 100*h + 10*o + w)) {
																				System.out.println("WHAT = " + w + h + a + t);
																				System.out.println("x  A =    " + a);
																				System.out.println("---------------");
																				System.out.println("SHOW = " + s + h + o + w);
																				
																				System.out.println("W代表:" + w);
																				count++;
																			}
																		}
																	}
																}
															}
														}
													}
												}
											}
										}
									}
								}
							}
						}
					}
				}
			}
		}
		long end = new Date().getTime();
		System.out.println("运行时间:" + (end - start));	//for循环的运行时间
		
		System.out.println("总数:" + count);
	}

}

运行结果:

WHAT = 4027
x       A =    2
---------------
SHOW = 8054
W代表:4
运行时间:94
总数:1

程序二(不用set做排重):

import java.util.Date;

public class WhatAShow {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		int count = 0;
		long start = new Date().getTime();
		for(int w=1; w<=9; w++) {
			for(int h=0; h<=9; h++) {
				if(h != w) {
					for(int a=0; a<=9; a++) {
						if(a != w && a != h) {
							for(int t=0; t<=9; t++) {
								if(t != w && t != h && t != a) {
									for(int s=0; s<=9; s++) {
										if(s != w && s != h && s != a && s != t) {
											for(int o=0; o<=9; o++) {
												if(o != w && o != h && o != a && o != t && o != s) {
													if((1000*w + 100*h + 10*a + t) * a == (1000*s + 100*h + 10*o + w)) {
														System.out.println("WHAT = " + w + h + a + t);
														System.out.println("x  A =    " + a);
														System.out.println("---------------");
														System.out.println("SHOW = " + s + h + o + w);
														
														System.out.println("W代表:" + w);
														count++;
													}
												}
											}
										}
									}
								}
							}
						}
					}
				}
			}
		}
		long end = new Date().getTime();
		System.out.println("运行时间:" + (end - start));	//for循环的运行时间
		
		System.out.println("总数:" + count);
	}

}

运行结果:

WHAT = 4027
x       A =    2
---------------
SHOW = 8054
W代表:4
运行时间:6
总数:1

速度快好几倍,期待更优化的算法!



问题 A: 【枚举】ISBN码 时间限制: 1.000 Sec 内存限制: 64 MB 题目描述 Farmer John的奶牛们喜欢看书,并且Farmer John发现在他的奶牛们稍微看了些有关于自然科学的书时,会产出更多的牛奶。他决定更新牛棚里的图书馆,把原廉价的小说换成算术和学的课本。不幸的是,有些新书掉到了泥浆里面,现在它们的ISBN号码很难分辨出来了。 ISBN(国际标准图书编号)是由十个阿拉伯数字组成的编码,用来唯一地标识一本书。前九个阿拉伯数字描述这本书的一些信息,最后一个数字用来验证ISBN码是否正确。要验证ISBN码的正确性,你要把第一个数字乘以十,把第二个数字乘以九,把第三个数字乘以八……直到最后一个数字乘上一,再把这些积累加起来,如果所得的和可以被11整除的话,那么这就是一个合法的ISBN码。比如说0201103311是一个合法的ISBN,因为 10×0+9×2+8×0+7×1+6×1+5×0+4×3+3×3+2×1+1×1=55 前九个数字都在0到9之间。有时候,最后一个数字需要取到10,那么我们就把最后一个数字写成大写X(这时就不叫数字了,呵呵),比如156881111X也是一个合法的ISBN码。你的任务就是在给你丢失了一个数字的ISBN码之后,确定那个丢失的数字。丢失数字的地方用“?”表示。 输入 一个十个数字组成的ISBN码,其中包含用“?”表示的一个丢失的数字。 输出 就是那个丢失的码(0~9或大写X)。如果标有“?”的位置上没有数字可以使之成为一个合法的ISBN码的话,就输出-1。 样例输入 Copy 02011?3311 样例输出 Copy 0 C++
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03-31
<think>嗯,我现在得解决这个问题,题目是关于ISBN码的。让我仔细读一遍题目。题目是说,给定一个包含十个字符的ISBN码,其中有一个是问号,代表丢失的数字。我需要找出这个问号处应该是什么数字(0-9或X),使得整个ISBN码合法。如果无法找到这样的数字,就输出-1。合法的条件是按照规则计算的和能被11整除。规则是第一位乘以10,第二位乘以9,依此类推,最后一位乘以1,然后总和能被11整除。注意最后一位可以是X,代表10。那问题中的问号可能出现在任何位置,包括最后一位,这时候可能需要输出X。 首先,我需要想怎么处理这个输入。输入的每个字符可能是数字、X或者?。但题目说明,输入是丢失了一个数字的ISBN码,所以应该只有一个?。但输入可能有多个吗?题目描述中明确说“包含用‘?’表示的一个丢失的数字”,所以输入里应该只有一个?,其他都是正常字符。所以在处理的时候,可以假设输入中仅有一个?,其他位置可能为数字或X?但根据题目描述,前九个是数字,最后一个可以是数字或X。但原来的输入可能包含X吗?比如,假设输入的ISBN码中,最后一个位置可能原本是X,但其他位置可能有?。比如,假设输入是123456789?,那么问号可能在第十位,这时候可能替换为X。但如果是其他位置的?,那么只能是0-9,因为题目中前九个必须是数字,最后一个可以是X。所以,当?出现在前九个位置时,只能替换为0-9;如果在第十位的话,可以是0-9或者X。 所以,我需要确定?的位置,然后根据不同的位置来枚举可能的替换值,并检查是否符合条件。 具体步骤: 1. 遍历输入的字符串,找到?的位置。假设只有一个?。如果有多个,可能需要处理错误,但题目输入保证只有一个? 2. 计算当前已知位的总和。例如,假设?在位置i(0-based还是1-based?要看题目中的描述。比如,第一个数字是第一位,乘以10,第二个乘以9,直到第十位乘以1。所以位置应该是从0到9的索引,第一位是索引0,第十位是索引9?或者可能相反?要看具体处理方式。例如,假设输入的字符串是s,长度为10。第一位是s[0],乘以10;第二位s[1]乘以9,依此类推,第十位s[9]乘以1。这个时候,索引是0到9。那么,每个字符的位置对应的乘是(10 - 位置索引)。例如,第一个字符的位置索引是0,乘是10;第二个是1,乘是9;直到最后一个位置索引是9,乘是1。 所以,对于每个字符的位置i,乘是10 - i。 现在,当计算总和的时候,除了?所在的位置外,其他位置的贡献需要计算。?的位置的贡献是需要枚举的可能值,然后计算总和是否能被11整除。 例如,输入的样例是02011?3311。这里的?在第5位(假设索引是0开始的?原样例输入是十个字符,比如索引0到9。原输入是0、2、0、1、1、?、3、3、1、1。那么?的位置是索引5。此时,乘是10-5=5。所以这个位置的数字乘以5。我们需要找到这个位置的数字,使得总和被11整除。 原样例中的计算总和是: 10*0 +9*2 +8*0 +7*1 +6*1 +5*? +4*3 +3*3 +2*1 +1*1。总和等于? 原样例的正确输出是0,所以总和应该是55,可以被11整除。所以代入?为0的话,总和是: 0*10=0 9*2=18 → 总0+18=18 8*0=0 → 总18+0=18 7*1=7 → 25 6*1=6 → 31 5*0=0 → 31+0=31 4*3=12 → 43 3*3=9 → 52 2*1=2 →54 1*1=1 →55。55%11=0。符合条件。 所以,这个时候?的位置是索引5,乘是5,所以当?是0时总和正确。 那问题是如何处理这个问题。 步骤: 1. 输入字符串,例如s = list(input().strip()) 2. 找到?的位置,比如pos = s.index('?') 3. 遍历可能的替换值。替换值的范围取决于pos的位置: a. 如果pos是9(第十位),那么替换值可以是0-9或X(即10) b. 否则,只能是0-9 4. 对于每个可能的替换值,计算总和: a. 将s的各个位置的字符转换为对应的值,其中X只能在第十位,并且视为10。但注意,原输入中除?外的其他位置可能有X吗?根据题目描述,输入中的ISBN码是已经存在的,可能包含X吗?题目输入中的丢失数字的位置由?表示,其他位置可能包含X吗? 根据题目描述,正确的ISBN码的最后一个字符可以是X。但输入中的其他位置是否可能有X?例如,假设输入中的其他位置可能有X吗? 根据题目中的输入描述,输入是一个丢失了一个数字的ISBN码,其中包含?。正确的ISBN码的前九个是数字,最后一个数字或X。所以,输入中的其他位置只能是数字或X吗?或者可能输入中存在X在其他位置? 比如,输入可能像X????...这种情况吗?根据题目描述,前九个必须是数字,所以前九个只能是数字或?,而第十个可以是数字、X或?。所以,在输入中的前九个字符只能是数字或?,而第十个可以是数字、X或?。但题目给出的输入可能是否满足这些条件? 比如,题目中的样例输入最后一个字符是1,所以是合法的。所以,在程序处理时,需要处理输入中的其他字符是否符合规范? 例如,假设输入中有非数字或X的其他字符,比如字母,但题目可能保证输入是正确的,只包含数字、X和?中的一个?题目可能保证输入的正确性,所以不需要处理这些错误情况。 但在本题中,可能只需要处理给定的输入,其中?的位置可能在任意位置,其他位置可以是数字或者X(但X只能在最后一位吗?根据题目描述,前九个是数字,所以其他位置的X是不允许的。所以在输入中,除了最后一个位置外,其他位置是否有X会导致该输入无效?例如,如果输入中的第三个字符是X,那么这显然是非法的,因为前九个必须是数字。但题目中的输入可能是否包含这样的错误情况? 根据题目描述,输入中的ISBN码可能包含丢失了一个数字的情况,所以其他位置可能已经存在错误?或者题目中的输入保证前九个字符是数字或者?,而最后一个可能是数字、X或者?? 这个问题可能需要在处理的时候注意,但题目可能不会给出这样的错误输入,所以不需要处理这些情况。或者说,在问题中,输入中的其他位置的字符是否合法? 比如,当输入中的某个前九个位置是X的话,那么这本身是无效的ISBN码,所以当替换?之后也无法成为有效的。但根据题目要,我们需要找到替换?后的ISBN码是否是合法的。因此,在输入中,如果其他位置存在X,那么只有当该位置是最后一个时才是可能的。 所以,在程序中,可能需要先验证输入中的其他位置是否符合要。例如,前九个字符只能是数字或者?,最后一个可以是数字、X或?。否则,输入是无效的,可能直接输出-1。但题目是否保证输入的合法性? 根据题目描述,输入是一个丢失了一个数字的ISBN码,所以其他位置的字符应该是合法的。比如,前九个位置只能是数字或?,最后一个可以是数字、X或?。但是,可能输入中存在其他错误情况。例如,前九个位置中有X,或者最后一个位置以外的位置有X。这时候,替换?后的结果也无法得到合法ISBN码。例如,假设输入是X????????X,则前九个位置中的X是非法的。所以在处理这类输入时,替换?后的总和计算可能不成立,导致输出-1。 所以,在程序中,可能需要首先检查输入的其他字符是否符合要。例如,前九个字符是否是数字或者?,最后一个是否是数字、X或?。如果存在其他非法字符(如字母),则直接返回-1。但题目可能保证输入是合法的,所以可能不需要处理这种情况。但为了程序的正确性,可能需要处理这种情况。例如,输入的某个位置是字母,如A,那么无论如何替换?,总和都不可能合法,所以输出-1。 但题目中的输入可能已经保证其他字符的正确性?例如,题目中的输入可能只包含数字、X(仅最后一个位置)和?。所以,假设输入是合法的,那么不需要处理这些错误。例如,在输入中,除了最后一个位置外,其他位置的字符只能是数字或者?。而最后一个位置可以是数字、X或?。所以,在程序中,如果输入的某个前九个位置中存在X,那么这个ISBN码即使替换?也无法合法,所以直接输出-1。 所以,在程序中,可能需要先对输入的各个位置进行检查: 例如: 对于i从0到8: s[i]必须是数字或者?。否则,无法得到合法ISBN码,因此输出-1。 对于i=9(最后一个位置): s[i]可以是数字、X或者?。否则,同样非法,输出-1。 但题目是否给出这样的输入?或者是否假设输入是合法的? 如果题目中的输入可能存在非法字符,那么程序应该处理这种情况。例如,当输入中有多个?或者非法的字符,那么无论如何替换?,都无法得到合法的ISBN码。此时应输出-1。 但根据题目中的输入描述,输入是一个十个字符组成的ISBN码,其中包含一个?。所以,假设输入是合法的,即其他位置都是正确的格式。例如,前九个字符只能是数字或?,最后一个可以是数字、X或?。所以,在程序中可能需要处理这种情况:当原输入的其他位置存在X(除了最后一个位置外),则无法成为合法ISBN码,所以无论?替换为什么,都不会符合条件,因此输出-1。例如,假设输入的前三个字符是X,那么即使替换?后的总和也无法满足,因为前九个必须是数字。因此,当输入的某个前九个位置中有X,则无法得到合法ISBN,所以应该直接输出-1。或者,可能在输入中存在这样的X,此时程序在替换?时需要处理? 例如,输入为X2?456789X,其中第一个字符是X。那么前九个中的第一个字符必须是数字,所以替换?后的总和无论如何都无法满足条件,因此输出-1。所以,在程序中,当处理输入的时候,需要先检查其他位置的字符是否符合条件(即前九个是否都是数字或?,最后一个是否是数字、X或?),并且如果替换后的其他位置是否合法。 或者,可能不需要,因为当替换?为数字或X(取决于位置)之后,其他位置的字符是否是数字或者X可能影响最终结果。比如,假设输入的某个前九个位置中有X,那么无论?替换为什么,前九个中的那个X会导致该位置的值是X的ASCII码,而不是值,从而导致总和错误? 这似乎有点复杂。例如,当输入的某个前九个位置中有X,那么即使替换?后的位置正确,但该X所在的值无法正确计算,从而导致总和错误。所以,这样的输入是无法处理的,应直接返回-1。例如,输入是X?????????,其中第一个字符是X。这时,当替换?之后,第一个字符是X,而前九个位置只能是数字,所以整个ISBN码不合法。因此,在程序中,需要先检查除?之外的字符是否符合条件。例如,前九个字符是否都是数字,或者?,而最后一个字符是否是数字、X或?。否则,即使替换?后,其他位置的非法字符也会导致整个ISBN码无效,所以输出-1。 因此,程序的步骤如下: 1. 首先,检查输入的每个字符是否合法: a. 前九个字符必须是数字或?。 b. 第十个字符可以是数字、X或?. 如果存在非法字符(例如前九个中的X,或者非数字、X、?的字符),则直接输出-1. 但如何处理这种情况? 例如,输入字符串是"02011?3311",每个字符都是数字或者?,所以合法。假设输入是"X2011?3311",那么前九个中的第一个字符是X,不合法,所以即使替换?后的其他位置也无法满足条件,所以输出-1. 这一步可能需要在处理前检查。如果输入中存在这样的非法字符,那么直接输出-1。否则继续处理。 那么,如何判断输入的合法性? 遍历前九个字符,每个必须是0-9或?。第十个字符可以是0-9、X或?。如果任何一个位置不符合条件,那么输入非法,输出-1. 这一步需要先处理。 比如,代码中可以这样做: 输入s = input().strip() if len(s) != 10: print(-1) else: for i in range(9): if s[i] not in '0123456789?': print(-1) exit() if s[9] not in '0123456789X?': print(-1) exit() 然后,还要检查输入中是否恰好有一个?,否则输出-1。 例如,如果输入的?目不等于1,则输出-1. count = s.count('?') if count !=1: print(-1) exit() 所以,现在,输入的合法性检查包括: - 长度10 - 前9字符只能是数字或? - 第10字符只能是数字、X或? - 恰好一个? 如果这些条件满足,继续处理。否则,输出-1. 现在,假设输入是合法的,那么继续处理。 接下来,找到?的位置pos。 然后,枚举可能的替换值: 如果pos是9(第十位): 替换值可以是0-9或X(即10) 否则: 替换值只能是0-9(因为前九个必须是数字) 对于每个可能的替换值,生成新的ISBN字符串,然后计算总和,判断是否能被11整除。同时,还需要确保替换后的字符串符合ISBN的格式要: 例如,替换后的前九个必须是数字,最后一位可以是数字或X。 例如,当pos是9时,替换后的字符可以是X,此时最后一位是X,其他情况必须是数字。 所以,在枚举可能的替换值的时候: 当pos在0-8之间(前九个位置): 替换值只能是0-9的数字。所以枚举0到9,逐个尝试。 当pos是9: 替换值可以是0-9或X(即10),但X只能出现在最后一个位置。所以此时枚举0-10,其中10对应X。 然后,对于每个可能的替换值: 构造新的字符串,并计算总和。总和的计算需要考虑每个字符的值: 对于前九个字符中的每个位置i,如果是数字,则值为int(s[i])。如果是X的话,此时只有在i=9时才可能,所以之前已经检查过输入是否合法,所以前九个字符中的X已经被排除。所以现在前九个字符只能是数字或?,而?的位置在枚举时被替换为数字,所以前九个位置的值都是数字。 对于第十个位置,如果是X的话,值是10;否则是数字对应的int值。 所以,在计算总和时: sum =0 for i in range(10): if i == pos: c = current_replacement_char else: c = s[i] if i ==9 and c == 'X': val = 10 else: val = int(c) weight = 10 -i sum += val * weight 然后,判断sum %11 ==0吗? 如果满足的话,记录这个替换值。如果有多个可能的解,可能需要处理多个解的情况? 例如,假设两个不同的替换值都可以使得sum%11==0,那么可能吗? 根据学条件,是否存在这种情况? 例如,假设sum0是当前其他位的总和,那么当替换的值为k时,总和等于sum0 + k * (10 - pos) = total.total %11 ==0. 假设当k= a和k= a +11的时候,满足同样的条件。但因为k的取值范围有限,所以不可能。例如,当pos是前九个位置,k只能是0-9,所以当10-pos是乘。例如,乘可能是10到2(当pos是0到8),所以乘的范围是2到10。此时,假设sum0 + k * m ≡0 mod11。其中m=10-pos.k ≡ (-sum0) * m^{-1} mod 11. 因为m和11互质吗?m的取值是10-pos,当pos在0-9之间,m的值是10到1。例如,当pos=0时,m=10;pos=9时,m=1. 因为11是质,所以当m与11互质时,存在逆元。对于m的取值: 当m=10:10和11互质。逆元是10的模11逆元,因为10*10=100 ≡1 mod11。所以逆元是10. 当m=9:9和11互质。9*5=45≡1 mod11 →逆元是5. 同理,所有m的取值在1到10之间,所以与11互质。所以对于每个m,存在唯一的解k mod11。因此,对于每个可能的m,即每个pos,方程sum0 +k*m ≡0 mod11的解k是唯一的mod11。但k的可能取值可能受限于替换值的范围。 例如,当pos是前九位时,k必须是0-9。所以,可能有一个解,或者没有解。如果解k在0-9范围内,则有效;否则,无效。例如,解k=10的话,但此时只能取0-9,所以无效。 当pos是第十位时,k可以是0-10,所以解的范围更广。此时,可能有一个解(比如k=10即X)或者没有。 所以,每个可能的pos最多有一个解。因此,在枚举的时候,最多有一个符合条件的解。 那么,在程序中,可以计算正确的k,然后检查是否在允许的范围内。 这可以优化枚举过程。例如,先计算其他位的总和sum_without,然后计算需要补上的值: 假设当前?的位置是pos,乘是m=10 - pos. 其他位的总和是sum_other = sum( 每个字符的值 * 乘,除了?的位置 ) 所以,sum_total = sum_other + k * m. 需要sum_total ≡0 mod11 → k*m ≡ (-sum_other) mod11. 所以,k ≡ (-sum_other) * m^{-1} mod11. 然后,k的可能值是这个等式在mod11下的解。然后,判断这个k是否符合替换值的条件。 例如,当pos在0-8的位置,k必须是0-9之间的整。所以,计算k的值为 ( (-sum_other) * inv(m) ) mod11. 如果得到的k在0-9范围内,则是解。否则,无解。 当pos是9的位置,k可以是0-10,所以允许k=10(对应X). 所以,这种学方法可以快速计算可能的k,而不需要枚举所有可能的候选值。 这可能比枚举更高效,特别是当替换值的范围较大时。例如,当pos是9,可能的候选值有11种(0-10),但如果用学方法计算,可以立即得到正确的k。 这可能更高效,特别是当输入较大时。不过,对于本题来说,由于输入的规模很小,枚举所有可能的候选值可能更简单,且容易实现。 但是,这可能带来更简洁的代码。例如,计算sum_other,然后解k的可能值。 让我们详细分析: 例如,当输入是02011?3311时,?的位置是5(索引5),乘是5. 其他位的总和sum_other = 0*10 +2*9 +0*8 +1*7 +1*6 +3*4 +3*3 +1*2 +1*1. 计算这些: 0*10=0 2*9=18 → 18 0*8=0 → 18 1*7=7 →25 1*6=6 →31 然后,3*4=12 →31+12=43 3*3=9 →52 1*2=2 →54 1*1=1 →55. sum_other=55. 现在,需要补上的值是k*5。总和sum_total=55 +5k ≡0 mod11 →5k ≡-55 mod11 →5k ≡0 mod11 →k ≡0 mod11/ gcd(5,11)=1 →k≡0 mod11. 所以,k的可能值是0,11,22,...。但k的允许范围是0-9,所以k=0是唯一解。所以输出0。 这与样例结果一致。 所以,学方法可以快速找到解。 所以,在程序中,可以这样做: 1. 计算sum_other:即除了?位置之外的所有字符的贡献之和。 例如,遍历所有字符,除了?的位置,将它们的值乘以对应的权重,累加到sum_other. 如何处理其他位置的字符? 例如,对于每个字符的位置i,如果i不是?的位置,那么: if i ==9 and s[i] == 'X', 则值是10. else, 值是int(s[i]). 然后乘以权重(10 -i),加到sum_other. sum_other =0 for i in range(10): if i == pos: continue c = s[i] if i ==9 and c == 'X': val =10 else: val = int(c) sum_other += val * (10 -i) 然后,计算所需的k值: m =10 - pos required = (-sum_other) %11 k = (required * inv(m)) %11 这里,inv(m)是m在模11下的逆元。因为m和11互质,所以逆元存在。 然后,根据pos的位置,判断k是否有效: 如果pos在0-8之间: k必须是0-9之间的整。所以,如果k在0-9,则是有效解。否则,无解。 如果pos在9的位置: k可以是0-10(其中10代表X)。所以,如果k是10,则替换为X;否则,替换为数字k. 例如,当pos=9时: if k==10 →解是X. else →解是k. 这样,可以快速计算可能的k,而不需要枚举所有可能性。 这种方法的好处是计算量小,无需枚举,直接找到可能的解。 那么,如何计算逆元? 可以使用扩展欧几里得算法,或者因为11是质,可以利用费马小定理,即inv(m) = m^(11-2) mod11. 或者,可以预先计算所有可能的m的逆元: m从1到10: m=1 → inv=1 m=2 → inv=6 (2*6=12≡1 mod11) m=3 → inv=4 (3*4=12≡1) m=4 → inv=3 (4*3=12≡1) m=5 → inv=9 (5*9=45≡1) m=6 → inv=2 (6*2=12≡1) m=7 → inv=8 (7*8=56≡1) m=8 → inv=7 (8*7=56≡1) m=9 → inv=5 (9*5=45≡1) m=10 →inv=10 (10*10=100≡1) 所以,可以创建一个字典,存储每个m的逆元。 例如: inv_m = { 1:1, 2:6, 3:4, 4:3, 5:9, 6:2, 7:8, 8:7, 9:5, 10:10, } 这样,当计算m的逆元时,直接查表。 所以,现在,可以按照以下步骤: 计算sum_other. 计算m=10 - pos. 计算required = (-sum_other) %11. 计算inv = inv_m[m] k = (required * inv) %11. 然后根据pos的位置判断k是否有效。 如果pos在0-8: if k >=0 and k <=9 →解是k. 否则,无解. 如果pos=9: if k ==10 →解是X. elif 0<=k <=9 →解是k. 否则,无解. 这样就能得到可能的解。 如果存在这样的解,则输出对应的字符;否则,输出-1. 这可能比枚举更高效,尤其是当替换的可能值较多时。 现在,如何处理字符的替换? 例如,当pos=9,k=10 →替换为X. 否则,替换为str(k). 那么,现在,程序的大致流程如下: 1. 检查输入的合法性: a. 长度是否为10. b. 前九个字符是否都是数字或?. c. 第十个字符是否数字、X、?. d. ?的目是否正好是1. 如果有任何不满足,输出-1. 2. 找到?的位置pos. 3. 计算sum_other,即除pos位置外其他字符的贡献之和. 4. 计算m=10-pos. 5. 计算required = (-sum_other) mod11. 6. 查表得到inv = inv_m[m]. 7. 计算k = (required * inv) mod11. 8. 根据pos的位置判断k是否有效: a. 如果pos <9: 如果k在0~9之间 →解是k. 否则,无解. b. 如果pos ==9: k可以是0~10 →如果k是10,则解是X;否则解是k. 9. 如果存在有效解,输出对应的字符;否则,输出-1. 但需要注意到,当pos是9时,k可以是0-10中的任意值,因为该位置可以是X(即k=10)。此时,解k=10对应替换为X,否则替换为k的值。 所以,例如,当k=10时,该位置的字符是X;否则,是数字。 所以,在这种情况下,需要检查是否k<=10。因为k是模11的结果,所以k的可能范围是0-10. 所以,对于pos=9的情况,k可以是0-10,所以都有效,因为此时替换的可能值包括X. 那此时,如果k是10,那么解是X;否则是k. 但根据ISBN的规则,最后一个字符可以是X,但前九个只能是数字。所以,当pos=9时,替换为X是允许的。 所以,这样处理是正确的。 现在,需要考虑,当解k的值是10时,只有当pos=9时才能替换为X。其他位置的k=10是无法满足的,因为此时必须替换为数字。 例如,当pos=5,m=5,k= (required * inv) mod11。假设计算得到k=10,那么此时该替换值无效,因为pos=5的位置必须是数字。所以,这种情况下,无解。 所以,这种学方法可以正确找到所有可能的解。 现在,测试样例: 样例输入:02011?3311 →pos=5. sum_other的计算: 其他位置的贡献: 索引0:0 →0*10=0 索引1:2 →9*2=18 →sum=18 索引2:0 →8*0=0 →sum=18 索引3:1 →7*1=7 →sum=25 索引4:1 →6*1=6 →sum=31 索引5:? →跳过. 索引6:3 →4*3=12 →sum=43. 索引7:3 →3*3=9 →sum=52. 索引8:1 →2*1=2 →sum=54. 索引9:1 →1*1=1 →sum=55. sum_other=55. m=10-5=5. required= (-55) mod11 →-55 mod11是0. 所以,k= (0 * inv_m[5]) mod11 →inv_m[5]是9 →0*9=0 mod11 →k=0. pos=5<9,所以k必须在0-9之间。此时k=0是有效解。所以输出0. 正确。 另一个测试样例:156881111X →这是一个合法ISBN码。假设输入是156881111?,那么pos=9. sum_other是前九位(1,5,6,8,8,1,1,1,1)的贡献之和,加上第十位?的贡献。现在,原总和是: 1*10 +5*9 +6*8 +8*7 +8*6 +1*5 +1*4 +1*3 +1*2 +10*1. 假设现在输入是156881111? →第十位是?,所以sum_other是前九位的贡献: 1*10=10 5*9=45 →55 6*8=48 →103 8*7=56 →159 8*6=48 →207 1*5=5 →212 1*4=4 →216 1*3=3 →219 1*2=2 →221. sum_other=221. m=10-9=1. required= (-221) mod11. 计算221 mod11:11*20=220 →221-220=1 →221 ≡1 mod11.所以-221 mod11 = -1 mod11=10. 所以required=10. inv_m[1] =1. k= (10 *1 ) mod11=10. pos=9,所以允许k=10 →替换为X. 所以,输出X. 这与原样例相符。 现在,考虑另一个情况,当pos=9,解k=10时,应该输出X. 例如,输入是156881111?,替换?为X,总和是221 +10*1=231. 231 /11=21 →余0,合法。 所以,程序会正确输出X. 再举一个例子:输入?0000000000 →pos=0. sum_other是其他位置的贡献。其他位置是0,0到8位是0,第十位是0. sum_other的计算: 除了pos=0的位置外,其他位置的贡献: 索引0: ? →跳过. 索引1:0 →乘9 →0*9=0. 索引2:0 →8*0=0. ...一直到索引9:0 →乘1 →0*1=0. sum_other=0. m=10-0=10. required= (-0) mod11 →0. inv_m[10]是10. k=0 *10 mod11=0. pos=0允许k在0-9之间。所以k=0是解。替换后第一位是0,其他都是0。总和是0*10 + ...+0*1 =0 →0%11=0. 合法。所以输出0. 现在,考虑一个无解的情况:输入1?11111111 →pos=1. sum_other计算其他位置的总和: 索引0:1 →10*1=10. 索引1:? →跳过. 其他索引(2-9)都是1的贡献: 索引2:1 →乘8 →8. 索引3:1 →乘7 →7. 索引4:1 →6 →6. 索引5:1 →5 →5. 索引6:1 →4 →4. 索引7:1 →3 →3. 索引8:1 →2 →2. 索引9:1 →1 →1. sum_other =10 + (8+7+6+5+4+3+2+1) =10+36=46. m=10-1=9. required= (-46) mod11. 46 mod11 →46-44=2 →46≡2 mod11 →-46 mod11=9. inv_m[9] =5. k=9 *5 mod11 →45 mod11=45-44=1 →k=1. 所以,解k=1。pos=1的位置允许0-9,所以有效。替换后总和是46 +1*9=55 →55%11=0 →合法。所以输出1. 假设现在,如果输入是1?00000000 →pos=1. sum_other是: 索引0:1 →10 →10. 其他位置都是0,所以sum_other=10. m=9. required= (-10) mod11 →1. inv_m[9]=5. k=1 *5 mod11=5. 所以k=5. 替换为5后,总和是10 +5*9=55 →55%11=0. 合法。所以输出5. 现在,假设有一个pos=9的情况,sum_other=5,m=1. required= (-5) mod11=6. inv=1 →k=6*1=6 mod11=6. 此时,替换为6 →总和5+6=11 →11%11=0. 合法。输出6. 或者,若sum_other=1 →required=10 →k=10 →替换为X。总和1+10=11 →合法. 现在,考虑当sum_other=21,m=10 →pos=0. required= (-21) mod11 →( -21 +22 )=1 →required=1. inv_m[10] =10. k=1*10 mod11=10. pos=0 <9 →k必须<=9 →10无效。所以无解,输出-1. 这说明,当学方法得到的k不在允许的范围内时,输出-1. 综上,程序流程正确。 现在,编写代码: 首先,处理输入合法性: s = input().strip() if len(s) !=10: print(-1) exit() count = s.count('?') if count !=1: print(-1) exit() valid = True for i in range(9): if s[i] not in '0123456789?': valid = False break if not valid: print(-1) exit() if s[9] not in '0123456789X?': print(-1) exit() 找到?的位置: pos = s.index('?') 计算sum_other: sum_other =0 for i in range(10): if i == pos: continue c = s[i] if i ==9 and c == 'X': val =10 else: # 其他位置,非?的位置,且i !=pos。因为前九个位置已经检查过,所以不会是X. val = int(c) weight = 10 -i sum_other += val * weight 计算m=10-pos. required = (-sum_other) %11 逆元表: inv_m = { 1:1, 2:6, 3:4, 4:3, 5:9, 6:2, 7:8, 8:7, 9:5, 10:10, } if m not in inv_m: # 不可能,因为m的取值范围是1~10. print(-1) exit() inv = inv_m[m] k = (required * inv) %11 然后,根据pos的位置判断: if pos <9: if 0 <=k <=9: print(k) else: print(-1) else: # pos=9,可以取0-10. if k ==10: print('X') elif 0<=k <=9: print(k) else: print(-1) 但是,这里是否有可能k超出0-10的范围?因为k是模11的结果,所以0<=k <11。所以,当pos=9时,k的可能范围是0-10,都是有效的。所以,在pos=9的情况下,只有k=10时需要输出X,否则输出k. 所以,代码中的条件可以简化。 例如,当pos=9时: if k ==10: result = 'X' else: result = str(k) 但需要确保k在0-10之间。但是因为k是模11的结果,所以k只能是0-10. 所以,对于pos=9的情况,可以直接处理: 当k=10 →输出X。 否则,输出k. 比如: if pos ==9: if k ==10: print('X') else: print(k) else: if 0<=k <=9: print(k) else: print(-1) 这样即可。 现在,测试样例输入: 样例输入:02011?3311 →pos=5. sum_other=55. m=5 →inv=9. required=0 →k=0. 输出0. 正确。 另一个测试案例:输入156881111? →pos=9. sum_other=1*10 +5*9+6*8+8*7+8*6+1*5+1*4+1*3+1*2 →10+45+48+56+48+5+4+3+2= 10+45=55+48=103+56=159+48=207+5=212+4=216+3=219+2=221. m=1 →inv=1. required= (-221) mod11 →221/11=20*11=220 →221-220=1 →-221 mod11= (-1 mod11)=10. k=10*1=10 mod11=10. 所以,pos=9,k=10 →输出X. 正确。 再测试输入?000000000 →假设输入是?0000000000 →长度10,pos=0. sum_other:其他位置的贡献是0*9 +0*8+...+0*1=0 →sum_other=0. m=10 →inv=10. required=0 →k=0*10 mod11=0. pos<9 →输出0. 正确。 另一个测试案例:输入1?00000000 →pos=1. sum_other=1*10 +0*8 +0*7+...+0*1 →sum_other=10. m=9 →inv=5. required= (-10) mod11=1 →k=1*5 mod11=5 →sum_other+5*9=10+45=55 →55%11=0. 所以输出5. 正确. 再测试输入123456789? →pos=9. sum_other:每个字符的值: 1*10=10 2*9=18 →28 3*8=24 →52 4*7=28 →80 5*6=30 →110 6*5=30 →140 7*4=28 →168 8*3=24 →192 9*2=18 →210. sum_other=210. required= (-210) mod11 →210 ÷11=19*11=209 →余1 →-210 mod11= -1 mod11=10. m=1 →inv=1. k=10*1 mod11=10 →替换为X. 所以,总和是210 +10*1=220 →220%11=0 →合法。所以输出X. 因此,代码是正确的。 综上,这应该是正确的解决方案。</think>要解决这个问题,我们需要确定ISBN码中缺失的数字(用“?”表示),使得整个ISBN码合法。合法的ISBN码满足特定加权和能被11整除的条件。以下是详细的解决步骤: ### 方法思路 1. **输入验证**:确保输入长度为10,且仅包含一个“?”,前九个字符为数字或“?”,最后一个字符为数字、X或“?”。 2. **计算加权和**:排除“?”的位置,计算其他字符的加权和。 3. **解缺失值**:根据学公式推导缺失值,验证其有效性,并处理最后一个位置可能为X的情况。 ### 解决代码 ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s; cin >> s; if (s.length() != 10) { cout << -1 << endl; return 0; } int q_count = 0; for (char c : s) { if (c == '?') q_count++; } if (q_count != 1) { cout << -1 << endl; return 0; } for (int i = 0; i < 9; ++i) { if (s[i] != '?' && (s[i] < '0' || s[i] > '9')) { cout << -1 << endl; return 0; } } if (s[9] != '?' && (s[9] < '0' || s[9] > '9') && s[9] != 'X') { cout << -1 << endl; return 0; } int pos = s.find('?'); int sum_other = 0; for (int i = 0; i < 10; ++i) { if (i == pos) continue; char c = s[i]; int val; if (i == 9 && c == 'X') { val = 10; } else { val = c - '0'; } sum_other += val * (10 - i); } int m = 10 - pos; int required = (-sum_other) % 11; if (required < 0) required += 11; // 逆元表 int inv_m[11] = {0,1,6,4,3,9,2,8,7,5,10}; // 索引为m的值 if (m < 1 || m > 10) { cout << -1 << endl; return 0; } int inv = inv_m[m]; int k = (required * inv) % 11; if (pos < 9) { if (0 <= k && k <= 9) { cout << k << endl; } else { cout << -1 << endl; } } else { if (k == 10) { cout << 'X' << endl; } else if (0 <= k && k <= 9) { cout << k << endl; } else { cout << -1 << endl; } } return 0; } ``` ### 代码解释 1. **输入验证**:检查输入格式是否符合要,包括长度、字符合法性及“?”的量。 2. **定位“?”的位置**:找到缺失值的位置。 3. **计算已知部分的加权和**:遍历每个字符,排除“?”的位置,计算其他字符的加权和。 4. **学推导解缺失值**:使用模运算和逆元表快速解可能的缺失值,并根据其位置判断是否有效(0-9或X)。 该方法高效且直接,确保在合法输入下快速找到正确解。
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