[LeetCode] 233. Number of Digit One 数字1的个数

Given an integer n, count the total number of digit 1 appearing in all non-negative integers less than or equal to n.

Example 1:

Input: n = 13
Output: 6

Example 2:

Input: n = 0
Output: 0

Constraints:

0 <= n <= 2 * 109

这道题让我们比给定数小的所有数中1出现的个数，之前有道类似的题 Number of 1 Bits，那道题是求转为二进数后1的个数，博主开始以为这道题也是要用那题的方法，其实不是的，这题实际上相当于一道找规律的题。那么为了找出规律，就先来列举下所有含1的数字，并每 10 个统计下个数，如下所示：

1的个数含1的数字数字范围

1 1 [1, 9]

11 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [10, 19]

1 21 [20, 29]

1 31 [30, 39]

1 41 [40, 49]

1 51 [50, 59]

1 61 [60, 69]

1 71 [70, 79]

1 81 [80, 89]

1 91 [90, 99]

11 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [100, 109]

21 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [110, 119]

11 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 [120, 129]

... ... ...

通过上面的列举可以发现，100 以内的数字，除了10-19之间有 11 个 ‘1’ 之外，其余都只有1个。如果不考虑 [10, 19] 区间上那多出来的 10 个 ‘1’ 的话，那么在对任意一个两位数，十位数上的数字(加1)就代表1出现的个数，这时候再把多出的 10 个加上即可。比如 56 就有 (5+1)+10=16 个。如何知道是否要加上多出的 10 个呢，就要看十位上的数字是否大于等于2，是的话就要加上多余的 10 个 '1'。那么就可以用 (x+8)/10 来判断一个数是否大于等于2。对于三位数区间 [100, 199] 内的数也是一样，除了 [110, 119] 之间多出的10个数之外，共 21 个 ‘1’，其余的每 10 个数的区间都只有 11 个 ‘1’，所以 [100, 199] 内共有 21 + 11 * 9 = 120 个 ‘1’。那么现在想想 [0, 999] 区间内 ‘1’ 的个数怎么求？根据前面的结果，[0, 99] 内共有 20 个，[100, 199] 内共有 120 个，而其他每 100 个数内 ‘1’ 的个数也应该符合之前的规律，即也是 20 个，那么总共就有 120 + 20 * 9 = 300 个 ‘1’。那么还是可以用相同的方法来判断并累加1的个数，参见代码如下：

解法一：

class Solution {
public:
    int countDigitOne(int n) {
        int res = 0, a = 1, b = 1;
        while (n > 0) {
            res += (n + 8) / 10 * a + (n % 10 == 1) * b;
            b += n % 10 * a;
            a *= 10;
            n /= 10;
        }
        return res;
    }
};

解法二：

class Solution {
public:
    int countDigitOne(int n) {
        int res = 0;
        for (long k = 1; k <= n; k *= 10) {
            long r = n / k, m = n % k;
            res += (r + 8) / 10 * k + (r % 10 == 1 ? m + 1 : 0);
        }
        return res;
    }
};