如何减少从连续数字中找到第 n 位的时间少于 1 秒

Question

我在关注编程测试，有这样的问题

从这个连续的数字：

123456789101112131415161718192021....

例如第 10 位是 1 第 11 位是 0 等等

• 第 1,000,000 位是什么？

• 第 1,000,000,000 个数字是多少？

• 第 1,000,000,000,000 位是什么？

您的解决方案的运行时间应低于 1 秒。

我已经得到了答案，但仍然超过 1 秒。我尝试使用多项式。

那么，我怎样才能减少从上面的数字中找到第 n 位的时间呢？

这是我的答案，（PHP）：

function digit_pol ($n) {

  $counter = 1;
  $digit_arr = array();

  for ($i = 1; $i <= $n; $i++) {

    for ($j = 0; $j < strlen($i); $j++) {

      // If array more than 100, always shift (limit array length to 11)
      if($i > 10) {
        array_shift($digit_arr);
      }

      // Fill array
      $digit_arr[$counter] = substr($i, $j, 1);

      // Found
      if($counter == $n) {
        return $digit_arr[$counter];
      }

      $counter++;
    }

  }

}

/**
 * TESTING
 */

$find_place = 1000000;

$result = digit_pol($find_place);

echo "Digit of " . $find_place . "th is <b>" . $result . "</b>";

Answer 1

重要的是要意识到迈出大步很容易：

1 digit numbers: 123456789           -   9 * 1 digit
2 digit numbers: 101112...9899       -  90 * 2 digits
3 digit numbers: 100101102...998999  - 900 * 3 digits
4 digit numbers: ...

现在您可以执行递归解决方案，一次跳过 9×10^k×k 个数字，直到到达基数n 在当前幅度的数字范围内的情况。

当您知道要查看的特定范围时，很容易找到nth 数字。首先将n 除以每个数字的长度。这会将数字偏移量变成数字偏移量。现在将 10^k 添加到其中以获取要查看的实际数字。此时需要在给定数字中找到特定数字。

以n = 1234为例：

• n > 9，所以它不在个位数范围内：
  • 跳过一位数范围（即n -= 9）并继续处理两位数...
• n > 90 * 2 所以也不在两位数范围内
  • 跳过 2 位数范围（即n -= 90*2）并继续使用 3 位数号码...
• 现在是n < 900 * 3，所以我们正在寻找100101102... 序列中的一个数字
• 由于此序列中的每个数字都是 3 位长，我们可以通过 100 + n / 3 找到要查找的特定数字。在这种情况下，这等于 448。
• 我们现在只需计算n % 3（在这种情况下等于1）来找到要选择的数字。因此，最终结果是4。

这里有一个 Java 解决方案：

public static char nthDigit(int n, int digitsInFirstNum) {
    int magnitude = (int) Math.pow(10, digitsInFirstNum - 1);
    int digitsInMagnitude = 9 * magnitude * digitsInFirstNum;

    if (n < digitsInMagnitude) {
        int number = magnitude + n / digitsInFirstNum;
        int digitPos = n % digitsInFirstNum;
        return String.valueOf(number).charAt(digitPos);
    }

    return nthDigit(n - digitsInMagnitude, digitsInFirstNum + 1);
}

public static char nthDigit(int n) {
    return nthDigit(n, 1);
}