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算法笔记_218:花朵数(Java)
阅读量:437 次
发布时间:2019-03-06

本文共 2491 字,大约阅读时间需要 8 分钟。

为了找到N=21时所有满足条件的花朵数,我们需要找到所有21位正整数,使得该数等于其每个位数字的21次方之和。以下是解决方案:

方法思路

  • 问题分析:花朵数是指一个N位正整数,使得其各个位数字的N次方之和等于该数本身。对于N=21,我们需要找到所有这样的21位数。

  • 数字范围:21位数的范围是10^20到10^21 - 1。最高位必须是1,否则总和可能超过该数。

  • 回溯算法:使用回溯算法生成所有可能的21位数,逐步填充每一位数字。每一步计算当前的总和,并检查是否有可能满足条件。

  • 剪枝搜索:在每一步根据当前总和和剩余位数,剪枝搜索,避免不必要的计算。例如,如果当前总和加上剩余位的最大可能贡献小于当前数的下限,或者当前总和加上剩余位的最小可能贡献大于当前数的上限,则停止搜索。

  • 大整数处理:使用Java中的BigInteger来处理大数运算,避免溢出问题。

  • 解决代码

    import java.math.BigInteger;import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;public class FlowerNumber {    private static final BigInteger[] powers = new BigInteger[10];    private static final ArrayList
    result = new ArrayList<>(); private static int count = 0; static { for (int i = 0; i < 10; i++) { powers[i] = new BigInteger("1").pow(21); } } public static void main(String[] args) { dfs(0, 0, new int[10]); Collections.sort(result); for (BigInteger num : result) { System.out.println(num.toString()); } } private static void dfs(int step, int sum, int[] digits) { if (step == 10) { if (sum == 21 && check(digits)) { BigInteger temp = BigInteger.ZERO; for (int i = 0; i < 10; i++) { temp = temp.add(powers[digits[i]]); } if (!result.contains(temp)) { result.add(temp); } count++; } return; } else { for (int i = 0; i <= 21 - sum; i++) { digits[step] = i; dfs(step + 1, sum + i, digits); } } } private static boolean check(int[] digits) { BigInteger total = BigInteger.ZERO; for (int i = 0; i < 10; i++) { total = total.add(powers[digits[i]]); } String s = total.toString(); if (s.length() != 21) { return false; } int[] countDigit = new int[10]; for (int i = 0; i < 21; i++) { int d = s.charAt(i) - '0'; countDigit[d]++; } for (int i = 0; i < 10; i++) { if (digits[i] != countDigit[i]) { return false; } } return true; }}

    代码解释

  • 初始化:预先计算每个数字(0-9)的21次方,并存储在数组powers中。

  • 主函数:调用递归函数dfs,从最高位开始填充数字,并在递归结束时检查是否满足条件。

  • 递归函数dfs:逐步填充每一位数字,计算当前总和,并调用check函数验证是否满足条件。

  • 验证函数check:计算各位数字的21次方之和,并检查是否等于该数本身,同时确保位数正确。

  • 剪枝搜索:在递归过程中根据当前总和和剩余位数进行剪枝,避免不必要的计算。

  • 结果处理:将满足条件的数字存储在result列表中,排序后输出。

  • 通过这种方法,我们可以高效地找到所有满足条件的花朵数。

    转载地址:http://oztyz.baihongyu.com/

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