4位吸血鬼數(shù)字的java實(shí)現(xiàn)思路與實(shí)例講解

更新時(shí)間：2019年03月25日 10:04:08 作者：Scub

今天小編就為大家分享一篇關(guān)于4位吸血鬼數(shù)字的java實(shí)現(xiàn)思路與實(shí)例講解，小編覺得內(nèi)容挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價(jià)值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧

這個(gè)問題來源于Java編程思想一書，所謂“吸血鬼數(shù)字”就是指位數(shù)為偶數(shù)的數(shù)字，可以由一對(duì)數(shù)字相乘而得到，而這對(duì)數(shù)字各包含乘積的一半位數(shù)字，其中從偶數(shù)位數(shù)字中選取的數(shù)字可以任意排列。例如：

1260=21*60，1827=21*87，2187=27*81……

先列出結(jié)果：

一共7個(gè)：

1260=21*60，1395=15*93，1435=41*35，1530=51*30，1827=87*21，2187=27*81，6880=86*80

第一種思路對(duì)所有的4位數(shù)進(jìn)行窮舉，假設(shè)這個(gè)4位數(shù)是abcd，可以表示為1000a+100b+10c+d。那么由這個(gè)4位數(shù)中抽出的2位數(shù)的組合有如下12種（abcd分別為0-9的數(shù)字，能作為X、Y的十位上的數(shù)字必為1-9）：

①X=10*a + b, Y=10*c + d ---不可能
②X=10*a + b, Y=10*d + c ---不可能
③X=10*a + c, Y=10*b + d ---不可能
④X=10*a + c, Y=10*d + b ---不可能
⑤X=10*a + d, Y=10*b + c ---不可能
⑥X=10*a + d, Y=10*c + b
⑦X=10*b + a, Y=10*c + d
⑧X=10*b + a, Y=10*d + c
⑨X=10*b + c, Y=10*d + a ---不可能
⑩X=10*b + d, Y=10*c + a
⑾X=10*c + a, Y=10*d + b
⑿X=10*c + b, Y=10*d + a

這12種組合中，有沒有可能其中某些情況是不可能滿足1000a+100b+10c+d=X*Y的？如果能直接去掉就能減少不必要的計(jì)算。

假設(shè)①可能找出匹配的吸血鬼數(shù)字，那么存在等式：(10*a + b)*(10*c + d) = 1000a+100b+10c+d = 100*(10*a + b) + 10*c + d
<=>(10*a + b)*(10*c + d - 100) = 10*c + d

因?yàn)樽筮?10*c + d - 100)是負(fù)數(shù)，而右邊為正數(shù)，不可能相等；又因?yàn)樵谏鲜街衏/d具有互換性，故不可能通過①②找到吸血鬼數(shù)。

假設(shè)③可能找出匹配的吸血鬼數(shù)字，那么存在等式：(10*a + c)*(10*b + d) = 1000a+100b+10c+d
<=>100*a*b + 10*(a*d+b*c) + cd = 100*a*b - 100*a*b + 1000*a + 100*b + 10*c +d = 100*a*b + 10*[10*a*(10-b) + 10*b] + 10*c +d
<=>10*(a*d+b*c) + cd = 10*[10*a*(10-b) + 10*b] + 10*c +d

因?yàn)閮蛇叺淖禹?xiàng)都有a*d<10*a*(10-b)，b*c<10*b，cd<10*c +d，所以右邊恒大于左邊；又因?yàn)樵谏鲜街衎/d具有互換性，故不可能通過③④找到吸血鬼數(shù)。

假設(shè)10*b + c的組合⑤能找到吸血鬼數(shù)字，那么存在等式：(10*a + d)*(10*b + c) = 1000*a + 10*(10*b + c) + d
<=>(10*b + c)*(10*a + d - 10) = 1000*a + d = 100*(10a + d/100)

因?yàn)樽筮?10*b + c)<100，(10*a + d - 10)<(10a + d/100)，所以右邊恒大于左邊；又因?yàn)樵谏鲜街衋/d具有互換性，故不可能通過⑤⑨找到吸血鬼數(shù)。

另外4位數(shù)中包含兩個(gè)及以上0的是不可能為吸血鬼數(shù)字，原因：假如包含2個(gè)零，則只能拆出10*a和10*b形式，乘積的結(jié)果后兩位必為ZZ00的形式；于是等式就退化為a*b =10*a + b，變換為b=10*a/(a-1) >10,而b不可能大于10。

實(shí)現(xiàn)代碼如下：

/**
 * VampireNumbers<br />
 * 求所有的4位吸血鬼數(shù)
 * @author South Park
 */
public final class VampireNumbers {
 private static final StringBuilder outputStr = new StringBuilder(14);
 private static final String equalSign = " = ";
 private static final String multiSign = " * ";
 /**
 * 如果這兩個(gè)2位數(shù)的乘積等于原來的數(shù)則成功，打印該數(shù)字
 * @param i 4位數(shù)的值
 * @param m 其中一個(gè)2位數(shù)
 * @param n 另外一個(gè)2位數(shù)
 */
 private static final void productTest (final int i, final int m, final int n) {
 // 如果滿足條件，就輸出
 if(m * n == i) {
  outputStr.append(i).append(equalSign).append(m).append(multiSign).append(n);
  System.out.println(outputStr.toString());
  outputStr.delete(0, 14);
 }
 }
 /**
 * 從1011開始到9998，循環(huán)嘗試每個(gè)4位數(shù)的各種分拆組合
 * @param args
 */
 public static void main(String[] args) {
 int count = 0;// 計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)
 long startTime = System.nanoTime();
 // 分別表示千百十各位
 int a,b,c,d;
 // 4位數(shù)中含零的個(gè)數(shù)
 int zeroCount = 0;
 for(short i = 1011; i < 9999; i++) {
  zeroCount = 0;
  String value = ""+i;
  // 獲取各位中的值(0-9)
  a = value.charAt(0) - 48;//千位
  b = value.charAt(1) - 48;//百位
  c = value.charAt(2) - 48;//十位
  d = value.charAt(3) - 48;//個(gè)位
  if (b == 0) 
  zeroCount++;
  if (c == 0)
  zeroCount++;
  if (d == 0)
  zeroCount++;
  // 數(shù)字中含有2個(gè)以上的零排除
  if (zeroCount >= 2) {
  continue;
  }
  count++;
  //productTest(i, 10*a + b, 10*c + d);
  //productTest(i, 10*a + b, 10*d + c);
  //productTest(i, 10*a + c, 10*b + d);
  //productTest(i, 10*a + c, 10*d + b);
  //productTest(i, 10*a + d, 10*b + c);
  productTest(i, 10*a + d, 10*c + b);
  productTest(i, 10*b + a, 10*c + d);
  productTest(i, 10*b + a, 10*d + c);
  //productTest(i, 10*b + c, 10*d + a);
  productTest(i, 10*b + d, 10*c + a);
  productTest(i, 10*c + a, 10*d + b);
  productTest(i, 10*c + b, 10*d + a);
 }
 System.out.println(System.nanoTime() - startTime);
 // 輸出循環(huán)次數(shù)
 System.out.println("loop count:" + count);
 }
}

輸出結(jié)果：

1260 = 21 * 60
1395 = 15 * 93
1435 = 41 * 35
1530 = 51 * 30
1827 = 87 * 21
2187 = 27 * 81
6880 = 86 * 80
6880 = 80 * 86
12360961
loop count:8747

第二種方式是對(duì)分解后的一對(duì)XY入手，從10到99進(jìn)行雙重循環(huán)窮舉，由于乘積結(jié)果必須是4位數(shù)，也就是范圍為1000到9999，故可對(duì)第二層循環(huán)進(jìn)行范圍限定，減少循環(huán)次數(shù)。從結(jié)果來看，第二種方式的循環(huán)次數(shù)較少，時(shí)間也更少。

對(duì)于4位吸血鬼數(shù)，必有X*Y-X-Y為9的倍數(shù)，因?yàn)閄*Y-X-Y只有下列6種結(jié)果：

9*(110*a + 11*b)
9*(110*a + 10*b + c)
9*(110*a + 11*b + c - d)
9*(111*a + 10*b)
9*(111*a + 11*b - d)
9*(111*a + 10*b + c - d)

代碼實(shí)現(xiàn)：

import java.util.Arrays;
/**
 * VampireNumbers2<br />
 * 求所有的4位吸血鬼數(shù)
 * @author South Park
 */
public final class VampireNumbers2 {
 private static final StringBuilder outputStr = new StringBuilder(14);
 private static final String equalSign = " = ";
 private static final String multiSign = " * ";
 /**
 * 如果這兩個(gè)2位數(shù)的乘積等于原來的數(shù)則成功，打印該數(shù)字
 * @param i 4位數(shù)的值
 * @param m 其中一個(gè)2位數(shù)
 * @param n 另外一個(gè)2位數(shù)
 */
 private static final void printVN (final int i, final int m, final int n) {
 outputStr.append(i).append(equalSign).append(m).append(multiSign).append(n);
 System.out.println(outputStr.toString());
 outputStr.delete(0, 14);
 }
 /**
 * 從11開始到99，雙重循環(huán)嘗試每種組合的4位數(shù)乘積結(jié)果是否剛好包含原來兩個(gè)2位數(shù)的數(shù)字
 * @param args
 */
 public static void main(String[] arg) {
 int count = 0;// 計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)
 long startTime = System.nanoTime();
 String vnValueStr = "";
 String multiValueStr = "";
 char[] vnValueArr = new char[4];
 char[] multiValueArr = new char[4];
 int from;
 int to;
 int vampireNumbers;
 // 雙重循環(huán)窮舉
 for (int i = 11; i < 100; i++) {
  // 通過對(duì)from和to的計(jì)算，縮小第二重循環(huán)的次數(shù)；j=i+1避免重復(fù)
  from = Math.max(1000 / i + 1, i + 1);
  to = Math.min(10000 / i, 100);
  for (int j = from; j < to; j++) {
  count++;
  vampireNumbers = i * j;
  // 過濾掉非吸血鬼數(shù)
  if ((vampireNumbers - i - j) % 9 != 0) {
   continue;
  }
  vnValueStr = "" + vampireNumbers;
  vnValueArr[0] = vnValueStr.charAt(0);
  vnValueArr[1] = vnValueStr.charAt(1);
  vnValueArr[2] = vnValueStr.charAt(2);
  vnValueArr[3] = vnValueStr.charAt(3);
  multiValueStr = "" + i + j;
  multiValueArr[0] = multiValueStr.charAt(0);
  multiValueArr[1] = multiValueStr.charAt(1);
  multiValueArr[2] = multiValueStr.charAt(2);
  multiValueArr[3] = multiValueStr.charAt(3);
  Arrays.sort(vnValueArr);
  Arrays.sort(multiValueArr);
  if (Arrays.equals(vnValueArr, multiValueArr)) {// 排序后比較,為真則找到一個(gè)吸血鬼數(shù)
   printVN(vampireNumbers, i, j);
  }
  }
 }
 System.out.println(System.nanoTime() - startTime);
 // 輸出循環(huán)次數(shù)
 System.out.println(count);
 }
}

輸出結(jié)果：