不要被階乘嚇倒(二進位制表示中最低位1的位置 )

2021-06-19 13:43:23 字數 2190 閱讀 3416

原文**:

統計乙個整數n的因子個數的方法:將n進行素因子分解,n=(q1^r1)*(q2^r2)*...*(qi^ri),則n的因子數為(r1+1)*(r2+1)*...*(ri+1).

階乘(factorial)是個很有意思的函式,但是不少人都比較怕它,我們來看看兩個與階乘相關的問題:

1、 給定乙個整數n,那麼n的階乘n!末尾有多少個0呢?例如:n=10,n!=3 628 800,n!的末尾有兩個0。

2、求n!的二進位制表示中最低位1的位置。

有些人碰到這樣的題目會想:是不是要完整計算出n!的值?如果溢位怎麼辦?事實上,如果我們從"哪些數相乘能得到10"這個角度來考慮,問題就變得簡單了。

首先考慮,如果n!= k×10^m,且k不能被10整除,那麼n!末尾有m個0。再考慮對n!進行質因數分解,n!=(2^x)×(3^y)×(5^z)…,由於10 = 2×5,所以m只跟x和z相關,每一對2和5相乘可以得到乙個10,於是m = min(x, z)。不難看出x大於等於z,因為能被2整除的數出現的頻率比能被5整除的數高得多,所以把公式簡化為m = z。

根據上面的分析,只要計算出z的值,就可以得到n!末尾0的個數。

【問題1的解法一】

要計算z,最直接的方法,就是計算i(i =1, 2, …, n)的因式分解中5的指數,然後求和: 

ret = 0; 

for(i = 1; i <= n; i++)

}

【問題1的解法二】

公式:z = [n/5] +[n/5^2] +[n/5^3] + …(不用擔心這會是乙個無窮的運算,因為總存在乙個k,使得5^k > n,[n/5^k]=0。)

公式中,[n/5]表示不大於n的數中5的倍數貢獻乙個5,[n/5^2]表示不大於n的數中5^2的倍數再貢獻乙個5,……**如下:

ret = 0; 

while(n)

問題2要求的是n!的二進位制表示中最低位1的位置。給定乙個整數n,求n!二進位制表示的最低位1在第幾位?例如:給定n = 3,n!= 6,那麼n!的二進位制表示(1 010)的最低位1在第二位。

為了得到更好的解法,首先要對題目進行一下轉化。

首先來看一下乙個二進位制數除以2的計算過程和結果是怎樣的。

把乙個二進位制數除以2,實際過程如下:

判斷最後乙個二進位制位是否為0,若為0,則將此二進位制數右移一位,即為商值(為什麼);反之,若為1,則說明這個二進位制數是奇數,無法被2整除(這又是為什麼)。

所以,這個問題實際上等同於求n!含有質因數2的個數+1。即答案等於n!含有質因數2的個數加1。 實際上n!都為偶數,因為質因數裡面都有乙個2,除了1以外,因為1的階乘是1,是個奇數,其他數的階乘都是偶數。。

【問題2的解法一】

由於n! 中含有質因數2的個數,等於 n/2 + n/4 + n/8 + n/16 + …[1],

根據上述分析,得到具體演算法,如下所示:

/*

可以先求出n!中2的個數(因為每存在乙個2,則在數的

最低位多1個0)。因此求1的最低位的位置即為n!中2的個數+1;

*/#include int lowestonepos(int n)

return ret+1;

}

【問題2的解法二】

n!含有質因數2的個數,還等於n減去n的二進位制表示中1的數目。我們還可以通過這個規律來求解。

下面對這個規律進行舉例說明,假設 n = 11011,那麼n!中含有質因數2的個數為 n/2 + n/4 + n/8 + n/16 + …

即: 1101 + 110 + 11 + 1

=(1000 + 100 + 1)

+(100 + 10)

+(10 + 1)

+ 1=(1000 + 100+ 10 + 1)+(100 + 10 + 1)+ 1

= 1111 + 111 + 1

=(10000 -1)+(1000 - 1)+(10-1)+(1-1)

= 11011-n二進位制表示中1的個數 小結

任意乙個長度為m的二進位制數n可以表示為n = b[1] + b[2] * 2 + b[3] * 22 + … + b[m] * 2(m-1),其中b [ i ]表示此二進位制數第i位上的數字(1或0)。所以,若最低位b[1]為1,則說明n為奇數;反之為偶數,將其除以2,即等於將整個二進位制數向低位移一位。

LintCode 二進位制表示

給定乙個數將其轉換為二進位制 均用字串表示 如果這個數的小數部分不能在 32 個字元之內來精確地表示,則返回 error 樣例 n 3.72 返回 error n 3.5 返回 11.1 題目很簡單,直接上 吧 public class binaryrepresention return res.r...

LintCode 二進位制表示

給定乙個數將其轉換為二進位制 均用字串表示 如果這個數的小數部分不能在 32 個字元之內來精確地表示,則返回 error 您在真實的面試中是否遇到過這個題?yes 樣例n 3.72 返回 error n 3.5 返回 11.1 好久沒做題 有點懵逼 根據資料試出來的 臥槽 public class ...

二進位制表示 LintCode

給定乙個數將其轉換為二進位制 均用字串表示 如果這個數的小數部分不能在 32 個字元之內來精確地表示,則返回 error 樣例 n 3.72 返回 error n 3.5 返回 11.1 ifndef c180 h define c180 h include include using namesp...