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1、输入一个非负整数
n
,请你计算阶乘
n!
的结果末尾有几个 0
。
比如说输入
n = 5
,算法返回 1,因为
5! = 120
,末尾有一个 0。
函数签名如下:
int trailingZeroes(int n);
首先,两个数相乘结果末尾有 0,一定是因为两个数中有因子 2 和 5,因为 10 = 2 x 5。
也就是说,问题转化为:
n!
最多可以分解出多少个因子 2 和 5
?
比如说
n = 25
,那么
25!
最多可以分解出几个 2 和 5 相乘?这个主要取决于能分解出几个因子 5,因为每个偶数都能分解出因子 2,因子 2 肯定比因子 5 多得多。
25!
中 5 可以提供一个,10 可以提供一个,15 可以提供一个,20 可以提供一个,25 可以提供两个,总共有 6 个因子 5,所以
25!
的结果末尾就有 6 个 0。
现在,问题转化为:
n!
最多可以分解出多少个因子 5
?
这样,我们假设
n = 125
,来算一算
125!
的结果末尾有几个 0:
首先,125 / 5 = 25,这一步就是计算有多少个像 5,15,20,25 这些 5 的倍数,它们一定可以提供一个因子 5。
然后,像 25,50,75 这些 25 的倍数,可以提供两个因子 5,那么我们再计算出
125!
中有 125 / 25 = 5 个 25 的倍数,它们每人可以额外再提供一个因子 5。
最后,像 125,250 这些 125 的倍数,可以提供 3 个因子 5,那么我们还得再计算出
125!
中有 125 / 125 = 1 个 125 的倍数,它还可以额外再提供一个因子 5。
如此这般,
125!
最多可以分解出 20 + 5 + 1 = 26 个因子 5,也就是说阶乘结果的末尾有 26 个 0。
理解了这个思路,就可以理解解法代码了:
int trailingZeroes(int n) {
int res = 0;
long divisor = 5;
while (divisor <= n) {
res += n / divisor;
divisor *= 5;
}
return res;
}
这里
divisor
变量使用 long 型,因为假如
n
比较大,考虑 while 循环的结束条件,
divisor
可能出现整型溢出。
或者
int trailingZeroes(int n) {
int res = 0;
for (int d = n; d / 5 > 0; d = d / 5) {
res += d / 5;
}
return res;
}
2、输入一个非负整数
K
,请你计算有多少个
n
,满足
n!
的结果末尾恰好有
K
个 0
。
比如说输入
K = 1
,算法返回 5,因为
5!,6!,7!,8!,9!
这 5 个阶乘的结果最后只有一个 0,即有 5 个
n
满足条件。
函数签名如下:
int preimageSizeFZF(int K);
因为随着
n
的增加,
n!
肯定是递增的,
trailingZeroes(n!)
肯定也是递增的
对于这种具有单调性的函数,用 for 循环遍历,可以用二分查找进行降维打击
搜索有多少个
n
满足
trailingZeroes(n) == K
,其实就是在问,
满足条件的
n
最小是多少,最大是多少,最大值和最小值一减,就可以算出来有多少个
n
满足条件了。
那不就是二分查找「搜索左侧边界」和「搜索右侧边界」这两个事儿嘛?
注意为了避免整型溢出的问题,
trailingZeroes
函数需要把所有数据类型改成 long
#include<iostream>
using namespace std;
long trailingZeroes(long n) {
long res = 0;
for (long d = n; d / 5 > 0; d = d / 5) {
res += d / 5;
}
return res;
}
int left_bound(int target) {
long l = 0;
long r = LONG_MAX;
while (l < r) {
long mid = (l + r) / 2;
if (trailingZeroes(mid) < target) {
l = mid + 1;
}
else if (trailingZeroes(mid) > target) {
r = mid;
}
else {
r = mid;
}
}
return l;
}
int right_bound(int target) {
long l = 0;
long r = LONG_MAX;
while (l < r) {
long mid = (l + r) / 2;
if (trailingZeroes(mid) < target) {
l = mid + 1;
}
else if (trailingZeroes(mid) > target) {
r = mid;
}
else {
l= mid+1;
}
}
return l - 1;
}
int problem(int K) {
return right_bound(K) - left_bound(K) + 1;
}
int main() {
int K;
while (cin >> K) {
cout << problem(K) << endl;
}
return 0;
}