一尘不染

C语言中的算法-玩数字-单位数为3的数字

algorithm

我在一次采访中遇到了这个问题。任何单位位置为3的数字都至少具有一个包含所有数字的整数倍。例如,3的倍数是111,13的倍数是111111。给定以3结尾的数字,我被要求最好的方法来查找包含所有1的倍数。现在有一种直接的方法是可行的,其中您无需考虑空间问题,而是随着数量的增长,有时甚至不考虑空间问题,C语言中的
int (或 int较长的int !)无法容纳该倍数。用C实现这种算法的最佳方法是什么?


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2020-07-28

共1个答案

一尘不染

更新 :结合了Ante的观察并制作了答案社区Wiki。

通常,在这类问题中,对任何有效的蛮力算法进行编码都相对容易,但是数学上却更多。用铅笔和纸做的话,可以获得更好(更快)的算法。

让我们使用一种简写形式:让M(i)表示1111 … 1(i个)。

给定一个数字n(假设n =
23),您想要找到一个数字m,使得M(m)可被n整除。一种简单的方法是检查1,11,111,1111,…,直到找到一个可被n整除的数字。注意:对于给定n的m
可能存在一个封闭形式的解决方案,因此该方法不一定是最优的。

当遍历M(1),M(2),M(3)…时,有趣的部分显然是如何检查给定数是否可被n整除。您可以实现长除法,但是任意精度算法很慢。相反,请考虑以下事项:

假设您从先前的迭代中已经知道的值M(i) mod n。如果为M(i) mod n = 0,则说明您已经完成了(M(i)是答案),所以我们假设不是。您想找到M(i+1) mod n。因为M(i+1) = 10 * M(i) + 1,你可以很容易计算M(i+1) mod n,因为它是(10 * (M(i) mod n) + 1) mod n。即使对于较大的n值,也可以使用固定精度算法来计算。

这是一个函数,可计算可被n整除的最小数目的函数(从Ante的Python答案转换为C):

int ones(int n) {
        int i, m = 1;
        /* Loop invariant: m = M(i) mod n, assuming n > 1 */
        for (i = 1; i <= n; i++) {
                if (m == 0)
                        return i;  /* Solution found */
                m = (10*m + 1) % n;
        }
        return -1;  /* No solution */
}
2020-07-28