面tx的时候上来就是这道题,我只想出来暴力的思路,肯定不得分了,赶快学习一下正确的解法。

题目

https://leetcode.cn/problems/number-of-digit-one/description/

给定一个整数 n,计算所有小于等于 n 的非负整数中数字 1 出现的个数。

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示例 1:

输入:n = 13
输出:6

示例 2:
输入:n = 0
输出:0

提示:
0 <= n <= 10^9

注意题目的意思,比如给定的数字n是13,那么1到13中,1一共出现了6次,分别是1、10、11(两个1)、12、13。

暴力的办法就是直接两层循环计算每一位是不是1,是1就count++,最终返回count就行;

思路

基本说明

这里学习一下Krahets大佬的思路:https://leetcode.cn/problems/number-of-digit-one/solutions/2362053/233-shu-zi-1-de-ge-shu-qing-xi-tu-jie-by-pgb1/

思路是将每一位置1后,其他的位会有多少种组合,加起来就是总的1的数量。

比如三位数中,1的个数是:个位数为1时组合的个数+十位数为1时其他数的个数+百位数为1时其他位的组合个数。更多位的数也是这个思路,以此类推。

假设n=22时,1的个数是[1,22]X1的个数(1、11、21)+[1,22]1X的个数(10-19,注意这里的11只关注十位数的1)

实例图

提供的数是n,一共有k位,我们可以把n当作Nk N(k-1) ... N1 N0(Nk代表每一位的数);

  • cur是当前遍历到的第i个数,Ni(下标);
  • high是当前数高位的数,Nk N(k-1) N(k-2) ... N(i+1);
  • low是当前数低位的数,N(i-1) N(i-2) ... N1 N0;
  • dights是当前的权值,为10^i

这个权值是当前位为1时往后会出现多少个组合,比如cur为十位的时候,其他位和这一位能构成的1的组合是10到19,即10个1(注意这里不关注11的个位数的1),和10^1的结果一致。百位也是如此,能构成1的组合是100到199,一共100个1,也是10^2的值。

具体的分为下面三个情况

  1. cur为0;
  2. cur为1;
  3. cur大于1,即2到9;

1.cur为0

假设n=3404,cur为第1位(从右往左数第二个),hight为34,low为4,dights为10^1=10;此时1出现的次数只和high和dights有关。公式如下
$$
high * dights
$$
你可以把3404想象成一个4位的拨动密码锁,当cur位固定为1了之后,我们需要想办法将这个密码锁拨动到不大于n的最大位置3319。对应high的变动位置是0到33(一共有34个),low的变动位置是0到9(一共10个)。

image-20240330090831427

可得,0到33中,每一次high的变化都会出现10个1(xx10~xx19)。所以得出公式 high * dights,本例子中即为34*10 = 340个1。

  • cur为0,所以1的个数只与high有关,与low位无关,为什么?

因为十位的cur为0的时候,密码锁不可能拨动到341x的位置(超出范围了),此时不管low位是多少,都不会有更多1的组合,组合被锁定在了低于3404的0010~3319之中。和下文cur为1的情况对照能更好的理解这个情况。

2.cur为1

假设n=3414。十位的cur为1的时候,密码锁就可以拨动到341x的位置了,此时1的个数和high/low都有关系。

high包括00~33的34个10~19(340个1,和上文一致),low包括3410~341x的1的个数,例子中low为4,低位可决定的1的范围是3410到3414,一共有5个数,对应low+1

此时可以得到公式如下
$$
higt * dights + (low + 1)
$$
下为这种情况的示意图

image-20240330090913430

3.cur大于1

假设n=3434,十位的cur大于1了,可选值已经超过了3419。此时密码锁的拨动还是只和high有关系,可以拨动的范围已经包揽了00~34,一共是35个10~19,公式如下
$$
(high + 1) * dights
$$

下为这种情况的示意图

image-20240330091149401

最终我们只需要遍历每一位的数,将值给加起来,就是题目的和。

代码

有了每一种情况的公式,代码就很容易写出来了。这里需要注意的就是high/low/cur是如何移动到下一位的,以及什么时候需要跳出循环。

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class Solution {
public:
int countDigitOne(int n) {
int count = 0; // 结果
// 不大于10的时候只会有一个
if (n < 10 && n > 0) {
return 1;
}
// 个位数 dights = 10^0 = 1
long dights = 1;
// high/cur/low 初始化为个位时的取值
long high = n / 10; // 除去个位的其他值
long cur = n % 10; // 当前位是个位
long low = 0; // 个位没有low

// high和cur同时为0代表遍历结束
while (high != 0 || cur != 0) {
if (cur == 0) {
count += high * dights;
} else if (cur == 1) {
count += high * dights + low + 1;
} else if (cur > 1) {
count += (high + 1) * dights;
}
// 倍增,dights = 10^i
dights *= 10;
// 移动到下一位
// 当cur为十位的时候,high是n/100
// 当cur为百位的时候,high是n/1000
high = n / (dights * 10);
// 当cur为十位的时候,cur是(n/10)%10计算出来的
// 当cur为百位的时候,cur是(n/100)%10计算出来的
cur = (n / dights) % 10;
// 当cur为十位的时候,low是%10计算出来的
// 当cur为百位的时候,low是%100计算出来的
low = n % dights;
}
return count;
}
};

image-20240330092321043

The end

这道题还有数位DP的解法,但是我还没有学习到DP,此时只学一道题还不如不学。所以后续再补充其他思路吧!