利用Java快速查找21位花朵數(shù)示例代碼
前言
本文主要給大家介紹了關(guān)于利用Java快速查找21位花朵數(shù)的相關(guān)內(nèi)容,分享出來供大家參考學(xué)習(xí),下面話不多說了,來一起看看詳細(xì)的介紹吧。
以前備賽的時候遇到的算法題,求所有21位花朵數(shù),分享一下,供大家參考,效率已經(jīng)很高了。
示例代碼
package com.jianggujin;
import java.math.BigInteger;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 水仙花數(shù)
*
* @author jianggujin
*
*/
public class NarcissusNumber
{
/**
* 記錄10的0~N次方
*/
private BigInteger[] powerOf10;
/**
* 記錄0到9中任意數(shù)字i的N次方乘以i出現(xiàn)的次數(shù)j的結(jié)果(i^N*j)
*/
private BigInteger[][] preTable1;
/**
* 記錄離PreTable中對應(yīng)數(shù)最近的10的k次方
*/
private int[][] preTable2;
/**
* 記錄0到9中每個數(shù)出現(xiàn)的次數(shù)
*/
private int[] selected = new int[10];
/**
* 記錄水仙花數(shù)的位數(shù)
*/
private int length;
/**
* 記錄水仙花數(shù)
*/
private List<BigInteger> results;
/**
* 記錄當(dāng)前的進(jìn)制
*/
private int numberSystem = 10;
/**
* @param n
* 水仙花數(shù)的位數(shù)
*/
private NarcissusNumber(int n)
{
powerOf10 = new BigInteger[n + 1];
powerOf10[0] = BigInteger.ONE;
length = n;
results = new ArrayList<BigInteger>();
// 初始化powerPowerOf10
for (int i = 1; i <= n; i++)
{
powerOf10[i] = powerOf10[i - 1].multiply(BigInteger.TEN);
}
preTable1 = new BigInteger[numberSystem][n + 1];
preTable2 = new int[numberSystem][n + 1];
// preTable[i][j] 0-i的N次方出現(xiàn)0-j次的值
for (int i = 0; i < numberSystem; i++)
{
for (int j = 0; j <= n; j++)
{
preTable1[i][j] = new BigInteger(new Integer(i).toString()).pow(n)
.multiply(new BigInteger(new Integer(j).toString()));
for (int k = n; k >= 0; k--)
{
if (powerOf10[k].compareTo(preTable1[i][j]) < 0)
{
preTable2[i][j] = k;
break;
}
}
}
}
}
public static List<BigInteger> search(int num)
{
NarcissusNumber narcissusNumber = new NarcissusNumber(num);
narcissusNumber.search(narcissusNumber.numberSystem - 1, BigInteger.ZERO, narcissusNumber.length);
return narcissusNumber.getResults();
}
/**
* @param currentIndex
* 記錄當(dāng)前正在選擇的數(shù)字(0~9)
* @param sum
* 記錄當(dāng)前值(如選了3個9、2個8 就是9^N*3+8^N*2)
* @param remainCount
* 記錄還可選擇多少數(shù)
*/
private void search(int currentIndex, BigInteger sum, int remainCount)
{
if (sum.compareTo(powerOf10[length]) >= 0)
{
return;
}
if (remainCount == 0)
{
// 沒數(shù)可選時
if (sum.compareTo(powerOf10[length - 1]) > 0 && check(sum))
{
results.add(sum);
}
return;
}
if (!preCheck(currentIndex, sum, remainCount))
{
return;
}
if (sum.add(preTable1[currentIndex][remainCount]).compareTo(powerOf10[length - 1]) < 0)// 見結(jié)束條件2
{
return;
}
if (currentIndex == 0)
{
// 選到0這個數(shù)時的處理
selected[0] = remainCount;
search(-1, sum, 0);
}
else
{
for (int i = 0; i <= remainCount; i++)
{
// 窮舉所選數(shù)可能出現(xiàn)的情況
selected[currentIndex] = i;
search(currentIndex - 1, sum.add(preTable1[currentIndex][i]), remainCount - i);
}
}
// 到這里說明所選數(shù)currentIndex的所有情況都遍歷了
selected[currentIndex] = 0;
}
/**
* @param currentIndex
* 記錄當(dāng)前正在選擇的數(shù)字(0~9)
* @param sum
* 記錄當(dāng)前值(如選了3個9、2個8 就是9^N*3+8^N*2)
* @param remainCount
* 記錄還可選擇多少數(shù)
* @return 如果當(dāng)前值符合條件返回true
*/
private boolean preCheck(int currentIndex, BigInteger sum, int remainCount)
{
if (sum.compareTo(preTable1[currentIndex][remainCount]) < 0)// 判斷當(dāng)前值是否小于PreTable中對應(yīng)元素的值
{
return true;// 說明還有很多數(shù)沒選
}
BigInteger max = sum.add(preTable1[currentIndex][remainCount]);// 當(dāng)前情況的最大值
max = max.divide(powerOf10[preTable2[currentIndex][remainCount]]);// 取前面一部分比較
sum = sum.divide(powerOf10[preTable2[currentIndex][remainCount]]);
while (!max.equals(sum))
{
// 檢驗(yàn)sum和max首部是否有相同的部分
max = max.divide(BigInteger.TEN);
sum = sum.divide(BigInteger.TEN);
}
if (max.equals(BigInteger.ZERO))// 無相同部分
{
return true;
}
int[] counter = getCounter(max);
for (int i = 9; i > currentIndex; i--)
{
if (counter[i] > selected[i])// 見結(jié)束條件3
{
return false;
}
}
for (int i = 0; i <= currentIndex; i++)
{
remainCount -= counter[i];
}
return remainCount >= 0;// 見結(jié)束條件4
}
/**
* 檢查sum是否是花朵數(shù)
*
* @param sum
* 記錄當(dāng)前值(如選了3個9、2個8 就是9^N*3+8^N*2)
* @return 如果sum存在于所選集合中返回true
*/
private boolean check(BigInteger sum)
{
int[] counter = getCounter(sum);
for (int i = 0; i < numberSystem; i++)
{
if (selected[i] != counter[i])
{
return false;
}
}
return true;
}
/**
* @param value
* 需要檢驗(yàn)的數(shù)
* @return 返回value中0到9出現(xiàn)的次數(shù)的集合
*/
private int[] getCounter(BigInteger value)
{
int[] counter = new int[numberSystem];
char[] sumChar = value.toString().toCharArray();
for (int i = 0; i < sumChar.length; i++)
{
counter[sumChar[i] - '0']++;
}
return counter;
}
/**
* 獲得結(jié)果
*
* @return
*/
public List<BigInteger> getResults()
{
return results;
}
public static void main(String[] args)
{
int num = 21;
System.err.println("正在求解" + num + "位花朵數(shù)");
long time = System.nanoTime();
List<BigInteger> results = NarcissusNumber.search(num);
time = System.nanoTime() - time;
System.err.println("求解時間:\t" + time / 1000000000.0 + "s");
System.err.println("求解結(jié)果:\t" + results);
}
}
運(yùn)行查看結(jié)果:
正在求解21位花朵數(shù)
求解時間: 0.327537257s
求解結(jié)果: [128468643043731391252, 449177399146038697307]
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,如果有疑問大家可以留言交流,謝謝大家對腳本之家的支持。
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