【Java】 剑指offer(16) 打印1到最大的n位数

本文参考自《剑指offer》一书，代码采用Java语言。

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题目

　　输入数字n，按顺序打印出从1最大的n位十进制数。比如输入3，则打印出1、2、3一直到最大的3位数即999。

思路

　　陷阱：n过大时是大数问题，不能简单用int或者long数据输出，需要采用字符串或者数组表达大数。

　　解决方法：通过字符数组char[]来进行输出数字。

　方法一：

　　1）在字符串表达的数字上模拟加法；

　　2）把字符串表达的数字打印出来。

　方法二：

　　1）采用递归将每一位都从0到9排列出来；

　　2）把字符串表达的数字打印出来。

·测试算例

　　功能测试（输入1，2，3……）

　　特殊输入测试（输入0，-1）

完整Java代码

自己复习时写的方法（比第一次写的方法更清晰、简洁点）：

	public void print1ToMaxOfNDights1s(int n) {
		if(n<=0)
			return;
		char[] digit = new char[n];
		for(int i=0;i<n;i++)
			digit[i]='0';
		for(int i=n-1;i>=0;i--) {
			while(digit[i]!='9') {
				int m=0;
				digit[m]++;
				while(m<n-1 && digit[m]>'9') {
					digit[m]='0';
					digit[m+1]++;
					m++;
				}
				printdigits(digit);
			}
		}
	}

	private void printdigits(char[] digit) {
		int m = digit.length-1;
		while(digit[m]=='0')
			m--;
		for(int i=m;i>=0;i--)
			System.out.print(digit[i]);
		System.out.println();
	}

（第一次写的代码，含测试)

/**
 *
 * @Description 面试题17：打印1到最大的n位数
 *
 * @author yongh
 * @date 2018年9月17日 下午9:07:53
 */

// 题目：输入数字n，按顺序打印出从1最大的n位十进制数。比如输入3，则
// 打印出1、2、3一直到最大的3位数即999。

public class Print1ToMaxOfNDigits {

	//=========方法一============
	/**
	 * 采用模拟加一的方法
	 */
	public void print1ToMaxOfNDigits(int n) {
		if (n <= 0)
			return;
		char[] number = new char[n];
		// 不能用foreach方法对nuber[]赋值
		// for (char c : number) {
		// c = '0';
		// }
		for (int k = 0; k < number.length; k++)
			number[k] = '0';
		while (!increment(number)) {
			printCharNumber(number);
		}
	}	

	/**
	 * 对字符串进行加一操作，number达到最大值后返回true
	 * 最低位加一；所有位如果超过10，则进位
	 */
	private boolean increment(char[] number) {
		int nTakeOver = 0; // 代表进位
		for (int i = number.length - 1; i >= 0; i--) {
			int nSum = (number[i] - '0') + nTakeOver; // 当前位置数字
			// number[i]-'0'是把char转化为int，nTakeOver代表进位
			if (i == number.length - 1)
				nSum++;
			if (nSum >= 10) {
				if (i == 0)
					return true; // 超出范围了
				nTakeOver = 1;
				nSum -= 10;
				number[i] = (char) (nSum + '0');
			} else {
				number[i] = (char) (nSum + '0');
				break; // 高位不变，可以直接跳出循环了
			}
		}
		return false;
	}

	/**
	 * 打印字符数组形成的数字
	 * 书中方法：利用布尔变量isBeginning0来从第一个非零字符打印
	 */
	private void printCharNumber(char[] number) {
		boolean isBeginning0 = true;
		for (int i = 0; i < number.length; i++) {
			if (isBeginning0 && (number[i] - '0') != 0) {
				isBeginning0 = false;
			}
			if (!isBeginning0) {
				// System.out.print(number[i] - '0');
				System.out.print(number[i]);
			}
		}
		System.out.println();

	}

	/**
	 * 打印字符数组形成的数字
	 * 自己的方法：找出第一个非零字符位置，往后进行打印
	 */
	private void printCharNumber2(char[] number) {
		int beginner = number.length; // 不写成number.length-1，以防写出0
		for (int i = 0; i <= number.length - 1; i++) {
			if ((number[i] - '0') != 0) {
				beginner = i;
				break;
			}
		}
		for (int i = beginner; i <= number.length - 1; i++) {
			System.out.print(number[i]);
		}
		if (beginner != number.length) // 数字为0时，换行符不输出
			System.out.println();
	}

	//=========方法二============
	/**
	 * 采用递归的方法
	 */
	public void print1ToMaxOfNDigits2(int n) {
		if (n <= 0)
			return;
		char[] number = new char[n];
		for (int k = 0; k < number.length; k++)
			number[k] = '0';
		for (int i = 0; i <= 9; i++) {
			makeNumber(n, number, i, 0);
		}
	}

	/**
	 * 生成数字
	 */
	private void makeNumber(int n, char[] number, int nNumber, int index) {
		if (index == number.length - 1) {
			number[index] = (char) (nNumber + '0');
			printCharNumber2(number); // 打印数字代码与第一个方法一样
			return;
		} else {
			number[index] = (char) (nNumber + '0');
			for (int i = 0; i <= 9; i++) {
				makeNumber(n, number, i, index + 1);
			}
		}
	}

	// ========测试代码=============
	void test(int nDigits) {
		System.out.println("===test begin===");
		System.out.println("method1:");
		print1ToMaxOfNDigits(nDigits);
		System.out.println("method2:");
		print1ToMaxOfNDigits2(nDigits);
		System.out.println("===test over===");
	}

	public static void main(String[] args) {
		Print1ToMaxOfNDigits demo = new Print1ToMaxOfNDigits();
		demo.test(-1);
		demo.test(0);
		demo.test(1);
		demo.test(2);
	}
}

　　

===test begin===
method1:
method2:
===test over===
===test begin===
method1:
method2:
===test over===
===test begin===
method1:

method2:

===test over===
===test begin===
method1:

method2:

===test over===

Print1ToMaxOfNDigits

收获

　　1.任何时候都不能轻视题目，像这道题看起来简单，但其实涉及到大数问题，以后遇到数字相关的题目时要注意大数问题；

　　2.int类型和char类型转化，通过±‘0’来实现，见int与char类型间的相互转换。

　　3.打印字符串表示的数组，从第一个非零数字打印。

　　

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