PTA 乙级1019 数字黑洞 (20 分) 测试点2,3,4

1019 数字黑洞 (20 分)

给定任一个各位数字不完全相同的 4 位正整数,如果我们先把 4 个数字按非递增排序,再按非递减排序,然后用第 1 个数字减第 2 个数字,将得到一个新的数字。一直重复这样做,我们很快会停在有“数字黑洞”之称的 6174,这个神奇的数字也叫 Kaprekar 常数。

例如,我们从6767开始,将得到

7766 - 6677 = 1089
9810 - 0189 = 9621
9621 - 1269 = 8352
8532 - 2358 = 6174
7641 - 1467 = 6174
… …
现给定任意 4 位正整数,请编写程序演示到达黑洞的过程。

输入格式:

输入给出一个 (0,10^​4​​ ) 区间内的正整数 N。

输出格式:

如果 N 的 4 位数字全相等,则在一行内输出 N - N = 0000;否则将计算的每一步在一行内输出,直到 6174 作为差出现,输出格式见样例。注意每个数字按 4 位数格式输出。

输入样例 1:

6767
输出样例 1:

7766 - 6677 = 1089
9810 - 0189 = 9621
9621 - 1269 = 8352
8532 - 2358 = 6174
输入样例 2:

2222
输出样例 2:

2222 - 2222 = 0000
代码思路:
把数转换为字符,然后排序,在转换成int型的数,进行减法运算,对其结果进行进行取余运算,把每一位取出来,然后重复上述步骤直到满足跳出循环的条件。
测试点2,3,4输入的不是4位数,所以要以int型输入,然后再转换。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h> 

int cmp2(const void* a,const void* b)//排序
### PTA 1019 数字黑洞 的解题思路 PTA 题目编号为 **1019** 的题目属于计算类问题,其核心在于模拟数字变换的过程直到进入循环。该过程涉及对四位整数按特定规则反复操作,最终会收敛到一个固定的数值——即所谓的“数字黑洞”。以下是详细的析和实现方法。 #### 核心算法描述 对于任意给定的一个四位十进制正整数(不足四位则前面补零),将其各位数字重新排列形成最大可能值 `max_num` 和最小可能值 `min_num`,并计算两者之差得到新的数字。重复上述步骤直至结果不再变化为止。通常情况下,这一序列将最终稳定在一个固定值上[^1]。 具体而言: - 如果输入的是纯相同数字组成的字符串,则直接输出此单一状态作为终止条件; - 否则继续迭代执行排序与求差动作,记录每轮产生的中间结果用于检测是否存在周期性重现现象。 下面别给出基于C++以及Python两种编程语言的具体解决方案: #### C++ 实现代码 ```cpp #include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; string sort_digits(string num, bool descending){ string sorted = num; if(descending){ sort(sorted.begin(),sorted.end(),greater<char>()); } else{ sort(sorted.begin(),sorted.end()); } while(sorted.length()<4){ // Ensure it's always four digits. sorted="0"+sorted; } return sorted; } int main(){ string N; cin>>N; do { string max_str = sort_digits(N,true); string min_str = sort_digits(N,false); int diff = stoi(max_str)-stoi(min_str); printf("%s - %s = %d\n",max_str.c_str(),min_str.c_str(),diff); stringstream ss; ss << diff; N = ss.str(); }while( N != "6174" && N !="0000"); return 0; } ``` #### Python 实现代码 ```python def transform(num): str_num = f"{num:0>4}" # Pad with zeros to ensure length is 4 desc = ''.join(sorted(str_num, reverse=True)) asc = ''.join(sorted(str_num)) result = int(desc) - int(asc) return result if __name__ == "__main__": number = input().strip() seen_numbers = set() while True: new_number = transform(number) print(f"{number} -> {new_number}") if new_number in seen_numbers or new_number == 0: break if new_number == 6174: print(new_number) break seen_numbers.add(new_number) number = str(new_number).zfill(4) ``` 以上程序展示了如何通过不断调整位序来逼近目标值6174或者发现其他类型的模式。注意处理特殊情况比如全同数字的情况[^2]。
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