172. 阶乘后的零

Posted 2020-12-07 ziytong

172. 阶乘后的零

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给定一个整数 n，返回 n! 结果尾数中零的数量。

示例 1:

输入: 3
输出: 0
解释: 3! = 6, 尾数中没有零。

示例 2:

输入: 5
输出: 1
解释: 5! = 120, 尾数中有 1 个零.

说明: 你算法的时间复杂度应为 O(log n) 。

题目描述（简单难度）

给定一个数，求出一个数的阶乘末尾有多少个 0。

解法一
之前小红书面试的时候碰到的一道题，没想到又是 leetcode 的原题。这种没有通用解法的题，完全依靠于对题目的分析理解了，自己当时也是在面试官的提示下慢慢出来的，要是想不到题目的点，还是比较难做的。

首先肯定不能依赖于把阶乘算出来再去判断有多少个零了，因为阶乘很容易就溢出了，所以先一步一步理一下思路吧。

首先末尾有多少个 0 ，只需要给当前数乘以一个 10 就可以加一个 0。

再具体对于 5!，也就是 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120，我们发现结果会有一个 0，原因就是 2 和 5 相乘构成了一个 10。而对于 10 的话，其实也只有 2 * 5 可以构成，所以我们只需要找有多少对 2/5。

我们把每个乘数再稍微分解下，看一个例子。

11! = 11 * 10 * 9 * 8 * 7 * 6 * 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 11 * (2 * 5) * 9 * (4 * 2) * 7 * (3 * 2) * (1 * 5) * (2 * 2) * 3 * (1 * 2) * 1

对于含有 2 的因子的话是 1 * 2, 2 * 2, 3 * 2, 4 * 2 ...

对于含有 5 的因子的话是 1 * 5, 2 * 5...

含有 2 的因子每两个出现一次，含有 5 的因子每 5 个出现一次，所有 2 出现的个数远远多于 5，换言之找到一个 5，一定能找到一个 2 与之配对。所以我们只需要找有多少个 5。

直接的，我们只需要判断每个累乘的数有多少个 5 的因子即可。

public int trailingZeroes(int n) {
int count = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
int N = i;
while (N > 0) {
if (N % 5 == 0) {
count++;
N /= 5;
} else {
break;
}
}
}
return count;

}

但发生了超时，我们继续分析。

对于一个数的阶乘，就如之前分析的，5 的因子一定是每隔 5 个数出现一次，也就是下边的样子。

n! = 1 * 2 * 3 * 4 * (1 * 5) * ... * (2 * 5) * ... * (3 * 5) *... * n

因为每隔 5 个数出现一个 5，所以计算出现了多少个 5，我们只需要用 n/5 就可以算出来。

但还没有结束，继续分析。

... * (1 * 5) * ... * (1 * 5 * 5) * ... * (2 * 5 * 5) * ... * (3 * 5 * 5) * ... * n

每隔 25 个数字，出现的是两个 5，所以除了每隔 5 个数算作一个 5，每隔 25 个数，还需要多算一个 5。

也就是我们需要再加上 n / 25 个 5。

同理我们还会发现每隔 5 * 5 * 5 = 125 个数字，会出现 3 个 5，所以我们还需要再加上 n / 125 。

综上，规律就是每隔 5 个数，出现一个 5，每隔 25 个数，出现 2 个 5，每隔 125 个数，出现 3 个 5... 以此类推。

最终 5 的个数就是 n / 5 + n / 25 + n / 125 ...

写程序的话，如果直接按照上边的式子计算，分母可能会造成溢出。所以算 n / 25 的时候，我们先把 n 更新，n = n / 5，然后再计算 n / 5 即可。后边的同理。

public int trailingZeroes(int n) {
int count = 0;
while (n > 0) {
count += n / 5;
n = n / 5;
}
return count;
}
总
更偏向于数学题，主要是对问题的归纳总结。