【剑指Offer学习】【面试题32：求从1到n的整数中1出现的次数】
题目：输入一个整数n求从1 到n这n个整数的十进制表示中1 出现的次数。
举例说明：
比如输入12 ，从1 到12 这些整数中包括1 的数字有1、10、11 和12。1 一共出现了5 次。
题解思路：
第一种：不夸虑时间效率的解法
累加1 到n 中每一个整数1 出现的次数。
我们能够每次通过对10 求余数推断整数的个位数字是不是1 。
假设这个数字大于10。除以10 之后再推断个位数字是不是1 。
另外一种：从数字规律着手明显提高时间效率的解法
21345 作为样例来分析。我们把从1 到21345 的全部数字分为两段， 一段是从1 到1345。还有一段是从1346 到21345。
我们先看从1346 到21345 中1 出现的次数。
1 的出现分为两种情况。首先分析1出如今最高位（本例中是万位）的情况。从1346 到21345 的数字中， 1出如今10000～19999 这10000 个数字的万位中， 一共出现了10000(10^4)个。
值得注意的是， 并非对全部5 位数而言在万位出现的次数都是10000
个。对于万位是1 的数字比方输入12345, 1 仅仅出如今10000～ 12345 的万位。出现的次数不是10^4 次。而是2346 次，也就是除去最高数字之后剩下的数字再加上1 （即2345+1=2346 次）。
接下来分析1出如今除最高位之外的其它四位数中的情况。样例中1346～21345 这20000 个数字中后4 位中1 出现的次数是2000 次。
由于最
高位是2。我们能够再把1346～21345 分成两段， 1346～11345 和1 1346～21345 。
每一段剩下的4 位数字中， 选择当中一位是1 ，其余三位能够在0～9 这10 个数字中随意选择。因此依据排列组合原则，总共出现的次数是2*10^3=2000
至于从l 到1345 中1 出现的次数，我们就能够用递归求得了。
这也是我们为什么要把1～21345 分成1～ 1 345 和1346～21345 两段的原因。由于把21345 的最高位去掉就变成1345 。便于我们採用递归的思路。
本题採用另外一种解法
代码实现：
public class Test32 {
/**
* 题目：输入一个整数n求从1 到n这n个整数的十进制表示中1 出现的次数。
* @param n 最大的数字
* @return 1-n中，各个数位1出现的次数
*/
public static int numberOf1Between1AndN(int n) {
if (n <= 0) {
return 0;
}
String value = n + "";
int[] numbers = new int[value.length()];
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
numbers[i] = value.charAt(i) - '0';
}
return numberOf1(numbers, 0);
}
/**
* 求0-numbers表的数字中的1的个数
*
* @param numbers 数字，如{1, 2, 3, 4, 5}表示数字12345
* @param curIdx 当前处理的位置
* @return 1的个数
*/
private static int numberOf1(int[] numbers, int curIdx) {
if (numbers == null || curIdx >= numbers.length || curIdx < 0) {
return 0;
}
// 待处理的第一个数字
int first = numbers[curIdx];
// 要处理的数字的位数
int length = numbers.length - curIdx;
// 假设仅仅有一位且这一位是0返回0
if (length == 1 && first == 0) {
return 0;
}
// 假设仅仅有一位且这一位不是0返回1
if (length == 1 && first > 0) {
return 1;
}
// 假设numbers是21345
// numFirstDigit是数字10000-19999的第一个位中的数目
int numFirstDigit = 0;
// 假设最高位不是1，如21345，在[1236, 21345]中。最高位1出现的仅仅在[10000, 19999]中。出现1的次数是10^4方个
if (first > 1) {
numFirstDigit = powerBase10(length - 1);
}
// 假设最高位是1，如12345。在[2346, 12345]中。最高位1出现的仅仅在[10000, 12345]中。总计2345+1个
else if (first == 1) {
numFirstDigit = atoi(numbers, curIdx + 1) + 1;
}
// numOtherDigits。是[1346, 21345]中。除了第一位之外（不看21345中的第一位2）的数位中的1的数目
int numOtherDigits = first * (length - 1) * powerBase10(length - 2);
// numRecursive是1-1234中1的的数目
int numRecursive = numberOf1(numbers, curIdx + 1);
return numFirstDigit + numOtherDigits + numRecursive;
}
/**
* 将数字数组转换成数值，如{1, 2, 3, 4, 5}，i = 2，结果是345
* @param numbers 数组
* @param i 開始黑气的位置
* @return 转换结果
*/
private static int atoi(int[] numbers, int i) {
int result = 0;
for (int j = i; j < numbers.length; j++) {
result = (result * 10 + numbers[j]);
}
return result;
}
/**
* 求10的n次方，假定n不为负数
* @param n 幂，非负数
* @return 10的n次方
*/
private static int powerBase10(int n) {
int result = 1;
for (int i = 0; i < n; i++) {
result *= 10;
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(numberOf1Between1AndN(1)); // 1
System.out.println(numberOf1Between1AndN(5)); // 1
System.out.println(numberOf1Between1AndN(10)); // 2
System.out.println(numberOf1Between1AndN(55)); // 16
System.out.println(numberOf1Between1AndN(99)); // 20
System.out.println(numberOf1Between1AndN(10000)); // 4001
System.out.println(numberOf1Between1AndN(21345)); // 18821
System.out.println(numberOf1Between1AndN(0)); // 0
}
}
