400. Nth Digit

本文介绍了一种高效算法来找出无限整数序列1,2,3,4,...中的任意一位数字。通过数学分析确定目标数字的位置,并提供了一个Java实现示例。

Find the nth digit of the infinite integer sequence 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, …

Note:
n is positive and will fit within the range of a 32-bit signed integer (n < 231).

Example 1:

Input:
3

Output:
3

Example 2:

Input:
11

Output:
0

Explanation:
The 11th digit of the sequence 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, ... is a 0, which is part of the number 10.

思路:
1~9 9个数 9*1=9个digit
10~99 90个数 90*2=180个digit
100~999 900个数 900*3=2700个digit
10^k ~ k个9连成的数 9*10^k个数 (90*10^k)*k个digit

class Solution {
    public int findNthDigit(int n) {
        int k = 1;
        long len = 0;
        while (n > len) {
            len += (int) (9 * k * Math.pow(10, k - 1));
            k++;
        }
        k--;
        len -= (int) (9 * k * Math.pow(10, k - 1));
        int num = 0;
        if ((n - len) % k == 0) {
            num = (int) ((int) Math.pow(10, k - 1) + (n - len) / k - 1);
            String s = String.valueOf(num);
            return Integer.parseInt("" + s.charAt(s.length() - 1));
        } else {
            num = (int) ((int) Math.pow(10, k - 1) + (n - len) / k);
            String s = String.valueOf(num);
            return Integer.parseInt("" + s.charAt((int) ((n - len) % k - 1)));
        }
    }
}
在处理连续数字字符串(如 `0123456789101112...`)时,通常需要从字符序列中找到特定位置的数字。解决这类问题的核心在于理解数字序列的生成规律,并高效地定位到目标位置。 ### 数字字符串的生成规律 该序列由连续的自然数组成,例如 `0`、`1`、`2`、`3` ... 依次拼接为 `0123456789101112...`。每个数字的位数决定了它在序列中占用的字符数: - 1位数:`0-9`,共10个,每个占用1个字符 - 2位数:`10-99`,共90个,每个占用2个字符 - 3位数:`100-999`,共900个,每个占用3个字符 - 以此类推... 通过逐层减去字符数,可以确定目标字符位于哪个数字内。 ### 定位目标字符的步骤 1. **确定位数层级**:依次减去不同位数层级所占的字符数,直到剩余字符数小于当前层级的总字符数。 2. **确定具体数字**:计算剩余字符数与当前位数的关系,找到目标数字。 3. **确定数字中的具体位置**:提取目标数字中对应的字符。 ### 示例代码 以下是一个 Python 函数,用于找到第 `n` 位对应的数字: ```python def find_nth_digit(n): digits = 1 count = 9 start = 1 while n > digits * count: n -= digits * count digits += 1 count *= 10 start *= 10 number = start + (n - 1) // digits index_in_number = (n - 1) % digits return str(number)[index_in_number] ``` ### 代码解析 - `digits`:当前处理的数字位数(如1位、2位等) - `count`:当前位数范围内的数字数量(如1位数有10个,2位数有90个) - `start`:当前位数的第一个数字(如1位数的起始是1,2位数的起始是10) - `n`:经过逐层减去后,确定目标数字的位置 通过逐步缩小范围,最终定位到目标数字,并提取对应位置的字符。 ### 性能优化 由于直接拼接字符串效率较低(每次拼接都需要重新分配内存),因此应避免显式构造整个字符串。而是通过数学计算快速定位到目标位置。
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