剑指offer面试题：从1到n整数中1出现的次数

题目描述

求出1~13的整数中1出现的次数,并算出100~1300的整数中1出现的次数？为此他特别数了一下1~13中包含1的数字有1、10、11、12、13因此共出现6次,但是对于后面问题他就没辙了。ACMer希望你们帮帮他,并把问题更加普遍化,可以很快的求出任意非负整数区间中1出现的次数。

额，题目的意思实际上是求出从1到n整数中1出现的次数。

链接：https://www.nowcoder.com/questionTerminal/bd7f978302044eee894445e244c7eee6

题目分析

设N = abcde ,其中abcde分别为十进制中各位上的数字。
如果要计算百位上1出现的次数，它要受到3方面的影响：百位上的数字，百位以下（低位）的数字，百位以上（高位）的数字。

① 如果百位上数字为0，百位上可能出现1的次数由更高位决定。比如：12013，则可以知道百位出现1的情况可能是：100~199，1100~1199,2100~2199，，…，11100~11199，一共1200个。可以看出是由更高位数字（12）决定，并且等于更高位数字（12）乘以 当前位数（100）。

② 如果百位上数字为1，百位上可能出现1的次数不仅受更高位影响还受低位影响。比如：12113，则可以知道百位受高位影响出现的情况是：100~199，1100~1199,2100~2199，，….，11100~11199，一共1200个。和上面情况一样，并且等于更高位数字（12）乘以 当前位数（100）。但同时它还受低位影响，百位出现1的情况是：12100~12113,一共114个，等于低位数字（113）+1。

③ 如果百位上数字大于1（2~9），则百位上出现1的情况仅由更高位决定，比如12213，则百位出现1的情况是：100~199,1100~1199，2100~2199，…，11100~11199,12100~12199,一共有1300个，并且等于更高位数字+1（12+1）乘以当前位数（100）。

这题没看题解之前真是一脸懵逼，找规律真是不太容易啊。

至此，就可以写代码了，为了加深理解，我再通过表格的形式叙述一下算法流程。以21345为例，列表如下：

i(当前位)	n/i/10(前面的数)	n/i%10(当前位的值)	n%i(后面的数)	当前位1的个数
1（个位）	2134	5	0	(2134+1)x1=2135
10（十位）	213	4	5	(213+1)x10=2140
100（百位）	21	3	45	(21+1)x100=2200
1000	2	1	345	2x1000+345+1 = 2346
10000	0	2	1345	(0+1)x10000=10000

综合起来最终结果就是18821.

public class Solution {
    public int NumberOf1Between1AndN_Solution(int n) {
        int count = 0;//1的个数
        int i = 1;//当前位
        int current = 0,after = 0,before = 0;
        while((n/i)!= 0){           
            current = (n/i)%10; //高位数字
            before = n/(i*10); //当前位数字
            after = n-(n/i)*i; //低位数字
            //如果为0,出现1的次数由高位决定,等于高位数字 * 当前位数
            if (current == 0)
                count += before*i;
            //如果为1,出现1的次数由高位和低位决定,高位*当前位+低位+1
            else if(current == 1)
                count += before * i + after + 1;
            //如果大于1,出现1的次数由高位决定,//（高位数字+1）* 当前位数
            else{
                count += (before + 1) * i;
            }    
            //前移一位
            i = i*10;
        }
        return count;
    }
}

上面看懂了之后，再来看这个解法，也很容易。
其实思路是一样的，只不过代码更加简洁了。

class Solution {
public:
    int NumberOf1Between1AndN_Solution(int n)
    {
    //主要思路：设定整数点（如1、10、100等等）作为位置点i（对应n的各位、十位、百位等等），分别对每个数位上有多少包含1的点进行分析
    //根据设定的整数位置，对n进行分割，分为两部分，高位n/i，低位n%i
    //当i表示百位，且百位对应的数>=2,如n=31456,i=100，则a=314,b=56，此时百位为1的次数有a/10+1=32（最高两位0~31），每一次都包含100个连续的点，即共有(a%10+1)*100个点的百位为1
    //当i表示百位，且百位对应的数为1，如n=31156,i=100，则a=311,b=56，此时百位对应的就是1，则共有a%10(最高两位0-30)次是包含100个连续点，当最高两位为31（即a=311），本次只对应局部点00~56，共b+1次，所有点加起来共有（a%10*100）+(b+1)，这些点百位对应为1
    //当i表示百位，且百位对应的数为0,如n=31056,i=100，则a=310,b=56，此时百位为1的次数有a/10=31（最高两位0~30）
    //综合以上三种情况，当百位对应0或>=2时，有(a+8)/10次包含所有100个点，还有当百位为1(a%10==1)，需要增加局部点b+1
    //之所以补8，是因为当百位为0，则a/10==(a+8)/10，当百位>=2，补8会产生进位位，效果等同于(a/10+1)
    int count=0;
    long long i=1;
    for(i=1;i<=n;i*=10)
    {
        //i表示当前分析的是哪一个数位
        int a = n/i,b = n%i;
        count=count+(a+8)/10*i+(a%10==1)*(b+1);
    }
    return count;
    }
};