php 求水仙花数优化

水仙花数是指一个n位数(n>=3)，它每一个位上数字的n次幂之和等于它本身，n为它的位数。（比如：1^3+5^3+3^3 = 153)

水仙花数又称阿姆斯特朗数。

三位的水仙花数有4个：153，370，371，407

四位的水仙花数有3个：1634，8208，9474

五位的水仙花数有3个：54748，92727，93084

六位的水仙花数有1个：548834

七位的水仙花数有4个：1741725，4210818，9800817，9926315

八位的水仙花数有3个：24678050，24678051，88593477

.....

最大的水仙花数有39位(115132219018763992565095597973971522401)，十进制自然数中的全部水仙花数共同拥有88个。

php 求水仙花数

1.穷举法求水仙花数，求3~7位的水仙花数

<?php
// 穷举求水仙花数
function narcissistic($n){

    if($n<3 || $n>39){
        return false;
    }

    // 保存执行结果
    $result = array();

    $start = pow(10,$n-1);
    $end = pow(10, $n);

    for($i=$start; $i<$end; $i++){
        $total = 0;
        $nums = str_split($i, 1);
        foreach($nums as $num){
            $total += pow($num, $n);
        }

        if($total==$i){
            array_push($result, $i);
        }
    }

    return $result;

}

// 获取当前microtime
function getMicrotime(){
    list($usec, $sec) = explode(' ', microtime());
    return (float)$usec + (float)$sec;
}

// 设定超时时间为3600秒
set_time_limit(3600);

// 记录開始执行时间
$start = getMicrotime();

// 执行求出3~7位的水仙花数
for($i=3; $i<=7; $i++){
    $result[$i] = implode(',', narcissistic($i));
}

// 记录执行结束时间
$end = getMicrotime();

// 输出执行时间
echo 'run time:'.(float)($end - $start);

// 打印结果
echo '<pre>';
print_r($result);
echo '</pre>';

?>

执行结果：

run time:82.230147838593
Array
(
    [3] => 153,370,371,407
    [4] => 1634,8208,9474
    [5] => 54748,92727,93084
    [6] => 548834
    [7] => 1741725,4210818,9800817,9926315
)

2.优化算法求水仙花数，求3~7位的水仙花数

优化方法：为pow 创建0-9 N阶的相应表，降低计算次数

<?php
// 优化求水仙花数
function narcissistic($n){

    if($n<3 || $n>39){
        return false;
    }

    // 保存执行结果
    $result = array();

    // n阶pow相应表
    $powlist = getPow($n);

    $start = pow(10,$n-1);
    $end = pow(10, $n);

    for($i=$start; $i<$end; $i++){
        $total = 0;

        $nums = str_split($i, 1);

        foreach($nums as $num){
            $total += $powlist[$num];
        }

        if($total==$i){
            array_push($result, $i);
        }
    }

    return $result;

}

// 获取当前microtime
function getMicrotime(){
    list($usec, $sec) = explode(' ', microtime());
    return (float)$usec + (float)$sec;
}

// 获取n阶pow相应表
function getPow($n){
    $powlist = array();
    for($i=0; $i<=9; $i++){
        array_push($powlist, pow($i,$n));
    }
    return $powlist;
}

// 设定超时时间为3600秒
set_time_limit(3600);

// 记录開始执行时间
$start = getMicrotime();

// 执行求出3~7位的水仙花数
for($i=3; $i<=7; $i++){
    $result[$i] = implode(',', narcissistic($i));
}

// 记录执行结束时间
$end = getMicrotime();

// 输出执行时间
echo 'run time:'.(float)($end - $start);

// 打印结果
echo '<pre>';
print_r($result);
echo '</pre>';

?>

执行结果：

run time:47.354328155518
Array
(
    [3] => 153,370,371,407
    [4] => 1634,8208,9474
    [5] => 54748,92727,93084
    [6] => 548834
    [7] => 1741725,4210818,9800817,9926315
)

结果比对，优化后的算法降低了42%的运行时间。