对上一篇吸血鬼数算法的优化(一)

2014-11-24 03:19:31 · 作者: · 浏览: 0

在本人上一篇拙作中,介绍了吸血鬼数的概念并实现了一种算法,但正如末尾所说,在计算从0到Integer.MAX_VALUE之间的吸血鬼数时,其计算时间达到了12分钟之长。因此,该算法有待优化。

先说一下该算法的基本思想:比方说要求四位数、即求1000~9999之间的吸血鬼数,那么两个乘数的位数为2,则乘数的范围即可定为[10, 99],于是,对两个乘数进行从10到99的双层循环,计算其积,在满足相关限制条件的情况下,将积所包含的数字和乘数所包含的数字进行比较,如果数字完全相同,那么该积即为吸血鬼数。对于其它偶数位的整数,可按上述方法类推。

在修改之前的算法基本流程如下:

1. 获得要求的整数区间[m, n]的最小偶数位数a和最大偶数位数b;

2. 因为要分为两个数,所以取a/2位数的最小值min作为初始计数值,取b/2位数的最大值max作为终止计数值;

3. 从min到max进行双层循环;

4. 判断循环数是否符合要求(末尾不能全为0,etc.);

5. 将双层循环的数进行相乘;

6. 判断积的大小及位数是否符合要求;

7. 将积的数字和乘数的数字进行比较,如果满足条件则为吸血鬼数。

实际上,由于偶数位之间存在奇数位,上一篇中由于未去除奇数位,从而导致奇数位也加入了循环,故计算时间大大增加。优化后,算法的基本流程如下:

1. 获得要求的整数区间[m, n]的最小数m及最大数n的位数,分别为a、b;

2. 取出[a, b]之间的偶数列表,记为L(在此之前要判断a、b的大小是否合法);

3. 对L进行循环,每取出其中一个偶数x,就根据x求得对应x位偶数的乘数范围[p, q];

4. 从p到q进行双层循环;

5. 相关条件判断及积的计算;

6. 积的数字和乘数的数字比较,满足条件则为吸血鬼数。

7. 继续对L的循环。

从上述流程可以看出,虽然循环加了一层,但避开了对奇数位的循环,所以可以猜想整个计算时间应该是第一种的一半左右。经实际测试,计算从0到Integer.MAX_VALUE之间的吸血鬼数的时间消耗为380699ms,大约为6分多钟,确实节省了一半时间。

附:整个算法的Java代码实现

import java.util.List;

import java.util.ArrayList;

public class VampireNumber {

public static void find(int start, int end) {

System.out.println("start: " + start + ", end: " + end);

int slen = VampireNumber.getIntegerLength(start);

int elen = VampireNumber.getIntegerLength(end);

if(slen >= elen) {

System.out.println("No suitable number exists in this region.");

return;

}

// 该线性表用作偶数位数存放列表

List lenList = new ArrayList((elen - slen + 1) / 2 + 1);

for(int n = slen; n <= elen; n++) {

if(n % 2 == 0) {

lenList.add(n);

}

}

// 开始对列表循环

for(int len : lenList) {

int begin = (int)Math.pow(10, len / 2 - 1);  // 对应len位偶数的、满足位数要求的最小乘数

int finish = begin * 10;           // 对应len位偶数的、满足位数要求的最大乘数

for(int i = begin; i < finish; i++) {

boolean boundryReached = false;    // ①(见②和处③的解释)

for(int j = i; j < finish; j++) {       // j从i开始计数,避免出现(i, j)为(17, 27)、(27, 17)这样的重复情况

if(i % 10 == 0 && j % 10 == 0) {    // 两个乘数末尾都为0的情况不满足条件,跳过

continue;

}

int value = i * j;

if(value < 0 || value > end) {      // 如果积已经溢出或者超过最大值

if(j == i) {             // ② 如果j等于i,说明从此之后,无论i的增长或者j的增长都不会再满足条件,所以需要跳出两层循环(见①和③)

boundryReached = true;

}

break;

}

if(value < start) {           // 如果积小于最小值,则继续

continue;

}

if(VampireNumber.getIntegerLength(value) != len) {  // 如果积的位数不是期望位数

continue;

}

int[] numList = new int[10];              // 十个数字的计数数组,索引0~9分别代表数字0~9出现的次数

VampireNumber.getNumberCountList(numList, i, j);  // 一个数字出现了几次,就将该计数数组对应索引的值加1

while(value != 0) {

numList[value % 10]--;       // 将积中出现的数字在数组中对应索引的值减1

value /= 10;

}

boolean isVampireNumber = true;

for(int a = 0; a < numList.length / 2 + 1; a++) {    // 循环,用于判断计数数组的每一项是否都为0,如果都为0,说明积是吸血鬼数

if(numList[a] != 0 || numList[numList.length - a - 1] != 0) {

isVampireNumber = false;

break;

}