百道经典算法题——1~n整数中1出现的次数

求解数位中1的个数算法
本文介绍了一种高效算法,用于计算从1到任意正整数n中数字1出现的总次数。通过动态规划思想,将大规模问题分解为更小规模问题的组合,递归计算个位、十位、百位等数位上1的出现次数。

求前n个数中包含1的个数

输入一个整数 n ,求1~n这n个整数的十进制表示中1出现的次数。

例如,输入12,1~12这些整数中包含1 的数字有1、10、11和12,1一共出现了5次。

示例:

输入:n = 12
输出:5

解法详谈:

本题在求解时有点动态规划的思想,即利用小规模的问题去迭代求解大规模的问题,我们首先来看:
1、0-91的个数是1
2、0-991的个数是9*1+10+1 = 20
对于0-99来说,我们可以将其拆0-89+90-99,对于0-89,可分开求十位上的1和和非十位上的1 的情况,非十位上的1(1,11,21,…,81)的情况9*1种,十位上的1(10,11,…,19)情况有10种;对于90-99(其实就是我们求得0-9的情况)只有1种,故加起来就是9*1+10+1
3、0-9991的个数是9*20+100+20 = 300
同样的,对于0-999来说,我们在上述的基础上进行拆分,可以分为0-899+900-999,对于0-899的情况,可分开求百位上的1非百位上的1的情况,非百位上的1就是9*20种,百位上的1就是100种。对于900-999(其实就是我们求得0-99的情况)有20种。故加起来就是9*20+100+20

从上述案例来说,即是先算个位有1的情况,然后利用低位依次去计算高位

例如:321,求1的个数?

对于个位1来说,1的个数是1
对于十位21来说,1的个数是2*1+10+1=13
对于百位321来说,1的个数是3*20+100+13=173;

——3 * 20 表示的是,0 - 99 、100 - 199、200 - 299中,三段0-99的1总和
——100 表示对于最高位为1的情况,也就是100-199,最高位有100个1
——13 表示300-321中,00-21的1总和,其实就是上一次的运算结果

需要注意的是,如果行号高位为1的话,例如121,此时高位就没有100-199,只有100-121,那么1的个数就是22,此时就是1*20+22+13
由此可推得公式:res = num*f[flag] + ~~10^falg~~ + res; 划线部分需要在是否等于1时进行判断。
针对题目中数字最大为2^31次方,最多只有10位数。所以综上所述我们可以列出f(n)即,0-9;0-99;0-999;…
此外需要将f(0) = 0;以满足公式的通用性。
f(1) = 1;
f(2) = 20;
f(3) = 300;
f(4) = 4000;
f(5) = 50000;
f(6) = 600000;
f(7) = 7000000;
f(8) = 80000000;
f(9) = 900000000;
f(10) = ‭10,000,000,000‬;

int countDigitOne(int n){
	int f[] = {0, 1, 20, 300, 4000, 50000, 600000, 7000000, 80000000, 900000000};
    int count = 0;
    int res = 0;
    long flag = 1;
    int tmp = n;
    while(tmp != 0){
       int num = tmp % 10;
       tmp /= 10;
       res = res + f[count] * num;
       if(num > 1)
           res += flag;
       if(num == 1)//等于1时直接取低位数值
           res += n % flag + 1;
       count++;
       flag *= 10;
    }
    return res;
}

你明白了吗,臭猪?@要努力的鱼~嘿嘿

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