【转】不要被阶乘吓倒

不要被阶乘吓倒

阶乘(Factorial)是个很有意思的函数,但是不少人都比较怕它,我们来看看两个与阶乘相关的问题:

问题一:

给定一个整数N,那么N的阶乘N!末尾有多少个0呢?例如:N=10,N!=3 628 800,N!的末尾有两个0。

分析与解法

有些人碰到这样的题目会想:是不是要完整计算出N!的值?如果溢出怎么办?事实上,如果我们从"哪些数相乘能得到10"这个角度来考虑,问题就变得简单了。

首先考虑,如果N!= K×10^M,且K不能被10整除,那么N!末尾有M个0。再考虑对N!进行质因数分解,N!=(2^x)×(3^y)×(5^z)…,由于10 = 2×5,所以M只跟X和Z相关,每一对2和5相乘可以得到一个10,于是M = min(X, Z)。不难看出X大于等于Z,因为能被2整除的数出现的频率比能被5整除的数高得多,所以把公式简化为M = Z。

根据上面的分析,只要计算出Z的值,就可以得到N!末尾0的个数。

【解法一】

要计算Z,最直接的方法,就是计算i(i =1, 2, …, N)的因式分解中5的指数,然后求和:

代码清单2-6

ret = 0;  
for(i = 1; i <= N; i++)  
{  
    j = i;  
    while(j % 5 ==0)  
    {  
        ret++;  
        j /= 5;  
    }  
} 

这里我们可以减少循环的次数,由于只有5的倍数才能贡献5,所以,第一步,我们只需要将N除以5,就可以知道,有多少个数可以贡献5,然后再遍历小于N的所有的数,即可,可以得到程序代码:

    

N /= 5;
ret = N;
for(i = 1; i <= N; i++)  
{  
    j = i;  
    while(j % 5 ==0)  
    {  
        ret++;  
        j /= 5;  
    }  
}

这样,循环次数就减小为原来的1/5,同理,我们可以对[N/5],再除以5,就可以知道[N/5]能贡献几个5,以此类推,就得到书中的解法二。

ps:我还在纳闷为什么N除了5以后还要继续从1到N判断,最后想通了,是因为25(5×5)之类的存在,因为N/5只计算了一个5,没有计算5的基数有可能也会提供5

【解法二】

公式:Z = [N/5] +[N/5^2] +[N/5^3] + …(不用担心这会是一个无穷的运算,因为总存在一个K,使得5^K > N,[N/5^K]=0。)

公式中,[N/5]表示不大于N的数中5的倍数贡献一个5,[N/5^2]表示不大于N的数中5^2的倍数再贡献一个5,……代码如下:

ret = 0;  
while(N)  
{  
    ret += N / 5;  
    N /= 5;  
} 
问题二:
求N!的二进制表示中最低位1的位置。

分析与解法:
乍一看,似乎,问题二与问题一没什么关系。然而,我们换一个角度思考,二进制中最低位1后面肯定是0,那
么这里求最低位1的位置,即为求最低位1后面0的个数,而这,就和问题一是一样一样的,只不过一个是十进制表
,一个是二进制表示。
这里,所有小于N的数中,2的倍数都贡献一个0,4的倍数再贡献一个0,以此类推,很容易写出如下代码:
ret = 0;
while(N)
{
    N >>= 1;
    ret += N;
}
return ret+1;

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#define is2pow(x) ( (x>0) && (x&(x-1) == 0) ) ? 1 : 0
原文地址:https://www.cnblogs.com/iammatthew/p/1844799.html