#每日一题:小数第n位(数论/模拟)

试题 历届试题 小数第n位

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问题描述

我们知道,整数做除法时,有时得到有限小数,有时得到无限循环小数。
  如果我们把有限小数的末尾加上无限多个0,它们就有了统一的形式。

本题的任务是:在上面的约定下,求整数除法小数点后的第n位开始的3位数。
输入格式
  一行三个整数:a b n,用空格分开。a是被除数,b是除数,n是所求的小数后位置(0<a,b,n<1000000000)
输出格式
  一行3位数字,表示:a除以b,小数后第n位开始的3位数字。

样例输入

1 8 1

样例输出

125

样例输入

1 8 3

样例输出

500

样例输入

282866 999000 6

样例输出

914

思路:

  • way1:
    明确结果只取3位,从n开始取,包括第n位,还要取两位,a,b,n可达1e9。
    假设没有精度问题,我们算出来的结果,要取小数点后面的几位,
    一般我们会先把小数扩大(10^x)倍,将结果转化为整数,然后取余。
    所以问题转化一下:
    ans = a / b * 10^(n+2) % 1000;
    求解ans。
    由于b可能很大,所以a/b就会因精度问题而算不到正确结果。
    上面的式子可以看成:
    a/b mod m
    这就很容易想到:
    模m意义下,a除以b 模m 等同于 a乘以 b的逆元(inv(b)) 模 m
    即: a/b mod m = a * inv(b) mod m
    所以:
    ans = a * inv(b) * 10^(n+2) % 1000;
    此时模m=1000,不是质数,所以不能通过费马小定理来求解逆元
    不能保证b与m互质(gcd(b,m)= 1),所以也不能通过扩展欧几里得来求解逆元

当逆元无法来求解的时候,需要考虑一个一般公式(转化成不需要求解逆元):a / b % m = a % (b*m) / b
证明见:证明详情

所以根据公式a / b % m = a % (b*m) / b 问题转化:

ans = a * 10^(n+2) % (b*1000) / b

注意输出,结果没有3位要补0。

way2:
第二种方法就是模拟一下手算,如果出现无限循环的情况是怎么样的。
比如:1 / 3:
小数第一位: 1 * 10 / 3
第二位:10%3 = 1,1 * 10 / 3。。。
发现只要被除数再次出现就会陷入循环(出现循环节)。
所以我们就可以只 算到一个循环 并记录下来
后面的根据记录直接推出(详见代码)。

代码:

way1 数论

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
typedef long long LL;
LL quickPow(LL a,LL b,LL mod)
{
    LL res = 1;
    a %= mod;
    while(b)
    {
        if(b&1) res = res * a % mod;
        a  = a * a % mod;
        b >>= 1;
    }
    return res%mod;
}
int main()
{
    int a,b,n;
    scanf("%d%d%d",&a,&b,&n);
    LL mod = b * 1000;
    LL t = quickPow(10,n+2,mod);
    int ans = a % mod * t % mod;
    printf("%03d\n",ans/b);
    return 0;
}

way2模拟

/*
s:记录一个循环的开始处
e:记录一个循环的截至处
mp1[i]:记录被除数i是否出现
mp2[i]:记录第i个小数是多少
mp3[i]:记录被除数为i时 所对应的小数 在的位置
*/
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
map<int,int>mp1;
map<int,int>mp2;
map<int,int>mp3;
int s,e;
void calc(int a,int b)
{
    a %= b;
    //没有循环,后面通过补0,可以统一当作有循环处理
    while(1)
    {
        a *= 10;
        if(!mp1[a])
        {
            mp1[a]++;
            mp2[++e] = a / b;
            mp3[a] = e;
        }
        else
        {
            //所以是再次出现被除数时才跳出循环
            s = mp3[a];
            break;
        }
        a %= b;
    }
}
int getAns(int n)
{
    return n <= e ? mp2[n] : mp2[(n-s)%(e-s+1)+s];
}
int main()
{
    int a,b,n;
    cin>>a>>b>>n;
    s = e = 0;
    calc(a,b);
    for(int i = n; i < n+3; i++)
    {
        cout<<getAns(i);
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

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