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              給定一個數(shù)N(N <= 10 ^ 1000),如何快速求得N!的最末位非零數(shù)是一個經典的問題。一直以來都被這個問題困擾,今天仔細想了下,終于給想通了,盡管可能有些笨拙,現(xiàn)把想法記錄于此。
              在N很小的情況下,有一個簡便的方法:求出1到N之間每個數(shù)的2的因子數(shù)和5的因子數(shù),記為F(2)和F(5),顯然F(2) >= F(5)。由于在末尾只有2和5相乘才能產生0,如果我們把2和5拋去,那么肯定不會有0,這樣就可以一邊乘一邊模10,防止溢出。剩下的一堆2和5如何處理呢?因為2肯定比5多,因此最末位肯定是偶數(shù)(0的階乘和1的階乘除外)。而一個偶數(shù)不停地乘2,最末位的規(guī)律是:2 -> 4 -> 8 -> 6 -> 2 -> ...出現(xiàn)了4位1循環(huán),這樣我們先用F(2) - F(5),使得一部分2和5匹配上,2 * 5 = 10,對末尾不產生影響,剩下的2就模一下4,剩幾再乘幾次2就可以了。
              但是這個方法在N非常大的時候肯定就不行了,但是可以利用找循環(huán)這個思想繼續(xù)做。如果算階乘的時候跳過5的倍數(shù),記G(n)為跳過5的倍數(shù)的時候,從1乘到n的最末非零位,也就是把5的倍數(shù)當1乘。可以發(fā)現(xiàn):
            G(1) = 1, G(2) = 2, G(3) = 6, G(4) = 4, G(5) = 4, G(6) = 4, G(7) = 8, G(8) = 4, G(9) = 6, G(10) = 6, G(11) = 6, G(12) = 2, G(13) = 6...
              又出現(xiàn)了循環(huán),每10個數(shù)循環(huán)一次。如何計算G(n)就變的很簡單,求出n的最末位,就知道對應的G(n)是多少了,當然需要特判n = 1的情況。由于我們把5的倍數(shù)的數(shù)都提出來了,提出來的這些數(shù)(5、10、15、20、25、30...)每個除以5后又組成了一個階乘序列!除完5一共提出了n / 5個5,根據(jù)之前的分析,每個5都可以拿出一個2和它配對然后把它消去,這樣一個5就相當于少一個2,我們就要把原來的數(shù)乘以3個2(模四循環(huán))。這樣一來5的個數(shù)其實也可以模四,模完四之后剩k的話,就可以乘以k個8,就把所有的5消去了。現(xiàn)在總結一下:對一個數(shù)n的階乘,計算它的末尾非零位,先計算G(n),相當于非5的倍數(shù)的數(shù)的乘積最末非零位先算好了,然后乘以n / 5 % 4個8,處理了提出的n / 5個5,這樣之后還剩下n / 5的階乘沒有算。遞歸的求解n / 5的階乘的最末位非零數(shù),再乘上去就得到結果了。
              這個做法的復雜度就很低了,達到O(log n),對于10 ^ 1000的數(shù)據(jù),利用高精度做就行了。利用這種循環(huán)的思想,算排列數(shù)P(n, k)的最末非零數(shù)也就可以做到了。
            附HOJ 1013代碼:
             1#include <cstdio>
             2#include <cstring>
             3const int N = 1024;
             4
             5int hash[10= {6626444846};
             6int one_digit_hash[10= {1126422428};
             7
             8int last_digit(char str[N], int st, int to)
             9{
            10    int i, tmp = 0, ret, num_of_five = 0;
            11
            12    if (st == to)
            13        return one_digit_hash[str[st]-'0'];
            14
            15    ret = hash[str[to]-'0'];
            16    for (i = st; i <= to; i++)
            17    {
            18        tmp = tmp * 10 + str[i] - '0';
            19        str[i] = tmp / 5 + '0';
            20        tmp %= 5;
            21        num_of_five = (num_of_five * 10 + str[i] - '0'% 4;
            22    }

            23    if (str[st] == '0')  st++;
            24    ret = last_digit(str, st, to) * ret % 10;
            25    while (num_of_five--)   ret = ret * 8 % 10;     //mul one 5 equals mul one 8
            26
            27    return ret;
            28}

            29
            30int main()
            31{
            32    char str[N];
            33
            34    while (scanf("%s", str) == 1)
            35        printf("%d\n", last_digit(str, 0, strlen(str) - 1));
            36
            37    return 0;
            38}

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            posted on 2009-03-29 21:00 sdfond 閱讀(682) 評論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Algorithm - Number Theory

            FeedBack:
            # 好方法! 2009-06-01 20:31 cbx
            這個方法太牛了。
            在你的指引下,我用這種方法過了spoj上的FCTRAL4。
            謝謝。  回復  更多評論
              
            # re: N!的最末位非零數(shù) 2009-06-02 15:51 sdfond
            @cbx
            很高興能對你有幫助,不客氣^.^  回復  更多評論
              
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