一本通题解——1313:【例3.5】位数问题

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题目描述

在所有的 N 位数中,有多少个数中有偶数个数字 3?由于结果可能很大,你只需要输出这个答案对 12345 取余的值。

输入

读入一个数 N (N ≤ 1000)。

输出

输出有多少个数中有偶数个数字 3。

样例输入

2

样例输出

73

题目分析

题意

找出所有 N 位数中,包含偶数个 3 的数字个数。

样例数据分析

样例输入 2,表示所有 2 位数,那就是 10 ~ 99,一共有 99-10+1=90 个数字。由于数据比较小,我们可以列出所有含有奇数个 3 的数字,即 13、23、30、31、32、34、35、36、37、38、39、43、53、63、73、83、93,这样合计 17 个数字。因此含有偶数个 3 的数字有 90-17=73 个。注意零也是偶数。

递推思路

当 N=1,数字范围为 0 ~ 9,合计 9-0+1=10 个。

(1)含有偶数个 3 数字有 9 个(0、1、2、4、5、6、7、8、9)。 

(2)含有奇数个 3 数字有 1 个(3)。

当 N=2,数字范围为 10 ~ 99,合计 99-10+1=90 个。

(1)含有偶数个 3 数字的构成:前面一位数中含有奇数个 3 数字,在其前面加上数字 3 的组合,有 1*1=1个,即数字 33,这样有 1 个数字;前面一位含有偶数个 3 数字(0、1、2、4、5、6、7、8、9),在其前面加上不是 3 的数字(1、2、4、5、6、7、8、9)的组合,有 8*9=72 个。合计 72+1=73。

(2)含有奇数个 3 数字的构成:前面一位数中含有奇数个 3 ,在其前面加上数字为(1、2、4、5、6、7、8、9)的组合,有 8*1=8 个。前面一位数中含有含有偶数个 3 数字(0、1、2、4、5、6、7、8、9),在其前面加上数字为 3 的组合,有 9*1=9 个。合计 8+9=17 个。

当 N=3,数字范围为 100 ~ 999,合计 999-100+1=900 个。

(1)含有偶数个 3 数字的构成:前面两位数字中含有奇数个 3(有 1*9+9*1 个,即18个,注意这个时候数字 0 可以放在前头,因为百位我们还能加数字),在其前面加上数字 3 的组合,合计 18*1=18 个;前面两位数字中含有偶数个 3(有 9*9+1*1 个,即82个,注意这个时候数字 0 可以放在前头,因为百位我们还能加数字) ,数字前加上不是 3 的数字(1、2、4、5、6、7、8、9),有 82*8=656。合计有 18+656=674 个。

(2)含有奇数个 3 数字的构成:前面两位数字中含有奇数个 3(有 1*9+9*1 个,即18个,注意这个时候数字 0 可以放在前头,因为百位我们还能加数字),在其前面加上不是 3 的数字(1、2、4、5、6、7、8、9)的组合,合计 18*8=144 个;前面两位数字中含有偶数个 3(有 9*9+1*1 个,即82个,注意这个时候数字 0 可以放在前头,因为百位我们还能加数字) ,数字前加上数字 3,有 82*1=82。合计有 144+82=226 个。

以此类推。这样我们就可以推倒出如下的递推公式:

N 表示位数,a[i] 表示到第 i 位包含偶数个 3 的数字数量,b[i] 表示到第 i 位包含奇数个 3 的数字数量
a[1] = 9                              b[1] = 1
当 i<N 的时候
a[i] = a[i-1]*9 + b[i-1]*1            b[i] = a[i-1]*1 + b[i-1]*9
当 i==N 的时候,由于首位不能为零
a[i] = a[i-1]*8 + b[i-1]*1            b[i] = a[i-1]*1 + b[i-1]*8

AC 参考代码

#include <iostream>

using namespace std;

const int MAXN = 1e3+2;
unsigned long long a[MAXN];//偶数个3
unsigned long long b[MAXN];//奇数个3

int main(){
    int N;
    cin >> N;

    int K = 9; 
    a[1] = 9;
    b[1] = 1;
    for (int i=2; i<=N; i++){
        if (i==N) {
            K=8;
        }
        a[i] = (a[i-1]*K + b[i-1])%12345;
        b[i] = (a[i-1] + b[i-1]*K)%12345;
    }

    cout << a[N] << endl;

    return 0;
}
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