所有的讨论,认为有前导 0,例如 10 看成 010。
整的区间段(例如 099、0999)可以预先求出
以求解 666 为例,可以将 666 拆分为分别求解:
- 600~666
- 500~599(预先求出,这些值是确定的)
- 400~499(预先求出,这些值是确定的)
- 300~399(预先求出,这些值是确定的)
- 200~299(预先求出,这些值是确定的)
- 100~199(预先求出,这些值是确定的)
- 0~99 的数字 1 的个数(预先求出)
最后求和得到结果。
- 第 1 类(整数区间段):对于 500599、400499、300399、200299、0~99,它们的最高位没有 1 ,因此它们的 1 个个数取决于 0~99 中 1 的个数(找到了大问题和小问题之间的联系)。
- 第 2 类(最高位是 1,每一个数都一定有 1):对于 100~199 ,因为百位数是1,所以 100~199 每个数中都有 1,因此等于 100 加上 0~99 中 1 的个数
- 第 3 类(不满足一个整的区间段):对于 600~666,1 的个数取决于后两位中 1 的个数,就是 0~66 中 1 的个数,这件事情有点麻烦,后面再说。
对于一个数字,假设从个位到最高位标号为 1~n, 那么需要求出
也就是说,09、099、0999、09999、...、 ~ 包含 1 的个数,这里 为数字 的长度。
分别记为 、 、、... 、 中包含 1 个数。
以 666 为例,那么 S1 就是 0~6 中包含 1 的个数、S2 就是 0~66 中包含 1 的个数
首先定义 dp 数组 dp1[i]
表示 0~ 中包含 1 的个数,例如
-
dp1[0]
表示求 0~9 中包含 1 的个数, -
dp1[1]
表示求 0~99 中包含 1 的个数
假设已知 dp1[0]
,那么根据上述分析,可以求出
这是因为 0~99 可以分为:
-
十位是
dp[0]
,个位都是 1,有10 * dp[0]
这么多 1。(高位是
dp[0]
,最低位都是 1)
01
11
21
31
41
51
61
71
81
91
- 10^1:数出出现在十位的 1 有 10 个
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
dp1[2]
表示: 0~999 里出现的 1 的个数
dp1[1] * 10
指的是:最高位有 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 一共 10 种情况,后两位里 1 的个数由 dp1[1]
决定。
先选最高位,再选低两位,所以是乘法。
特别地,最高位是 1 的每一个数都有 1 所以是 100 个,这里的 100 是 100、101、102、……、199,高位是 1 数出 100 个。因此,
最基本情况 : 因为 0~9 中只有一个 1,因此 dp1[0] = 1
。
然后再定义 dp 数组 dp2[i]
:表示「从右往左」开始第 i + 1
个数到最后一个数组成的数字包含 1 的个数。
dp2[0]
表示 0 到 6 中包含 1 的个数
例如 dp2[1]
在上例中表示 0~66 包含 1 的个数
对于 i
,假设此位为 t
,那么需要考虑如下几种情况:
- (这种情况很简单)如果
t = 0
,那么该位的结果只能依赖之前的位置,此时有dp2[i] = dp2[i - 1]
- (这种情况也不难)如果
t = 1
,例如166
,此时应该求出0~66
中元素1
的个数,也就是dp2[i - 1]
,然后加上由100~166
中百位数1
的个数,有67
个。再加上0~99
中1
的个数dp1[1]
。此时有:
- 如果 t != 0 并且 t != 1,此时由一开始的分析可以得到
- base case: 如果最后一个数字为 那么
dp2[0] = 0
,否则dp2[0] = 1
。
输出:dp2[len - 1]
。
参考代码:
import java.util.Arrays;
public class Solution {
public int countDigitOne(int n) {
// 转换成为字符串
String s = String.valueOf(n);
int len = s.length();
if (len == 1) {
return n == 0 ? 0 : 1;
}
// A[i] 表示:0~10^{i+1} - 1 里包含 1 的个数
// i = 0 时,10^{i+1} - 1 = 10 - 1 = 9
// i = 1 时,10^{i+1} - 1 = 100 - 1 = 99
int[] A = new int[len - 1];
A[0] = 1;
for (int i = 1; i < len - 1; i++) {
A[i] = 10 * A[i - 1] + (int) Math.pow(10, i);
}
int[] dp = new int[len];
if (s.charAt(len - 1) == '0') {
dp[0] = 0;
} else {
dp[0] = 1;
}
for (int i = 1; i < len; i++) {
char currChar = s.charAt(len - i - 1);
if (currChar == '0') {
// 高位是 0,没有 1,就取决于低位中 1 的个数
dp[i] = dp[i - 1];
} else if (currChar == '1') {
// 最高位是 1,高位是 1 的个数取决于后面有多少个数,要记得加 1,因为有 10000 这种情况
int count = Integer.parseInt(s.substring(len - i, len));
// dp[i - 1] 和情况 1 一样理解
// A[i - 1] 比如 199,A[i - 1] 表示 0 到 99 的里 1 的个数
dp[i] = (count + 1) + dp[i - 1] + A[i - 1];
} else {
// 最高位是 2、3、4、5、6、7、8、9、10
// dp[i - 1] 表示余数部分
// (Character.getNumericValue(currChar)) * A[i - 1] 表示有几个区间段
// (int) Math.pow(10, i) 最高位是 1 每一位都是 1 所以是 10 的方幂
dp[i] = dp[i - 1] + (currChar - '0') * A[i - 1] + (int) Math.pow(10, i);
}
}
return dp[len - 1];
}
}