📌  相关文章
📜  具有更新的数组中阿姆斯特朗数的范围查询(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:07:06.382000             🧑  作者: Mango

具有更新的数组中阿姆斯特朗数的范围查询

在程序开发中,我们经常需要对一个数组进行查询,同时还需要在这个数组中寻找一些特殊的数字,例如阿姆斯特朗数。阿姆斯特朗数指的是满足以下条件的数字:

  1. 数字为正整数
  2. 该数字的每一位数的幂次之和等于该数字本身
  3. 例如,153是阿姆斯特朗数,因为1的3次方加上5的3次方加上3的3次方等于153。

在本文中,我们将介绍如何在具有更新的数组中进行阿姆斯特朗数的范围查询。

解决方法

我们可以基于分治思想来解决这个问题。具体来说,我们可以使用线段树来维护数组。

首先,用线段树初始化数组。然后,在每个线段树节点中,我们可以存储以下信息:

  1. 该节点对应的数组范围
  2. 该节点对应的区间中阿姆斯特朗数的数量

对于一个节点,我们可以在构建线段树的过程中计算出其中阿姆斯特朗数的数量。具体来说,我们可以用递归的方法遍历线段树,计算出每个节点的阿姆斯特朗数的数量,然后将这个数字的和存储在该节点中。在计算阿姆斯特朗数的数量时,我们可以使用一个isArmstrong函数来实现。

def isArmstrong(num: int) -> bool:
    """
    判断一个数字是否是阿姆斯特朗数
    """
    total = 0
    for c in str(num):
        total += int(c) ** len(str(num))
    return total == num

有了这个函数,我们可以在递归遍历线段树时统计出该节点中阿姆斯特朗数的数量,然后将这个数字的和存储在该节点中。

对于一个给定的查询区间,我们可以使用递归的方法在线段树中查找。

首先,如果查询范围和当前节点的范围不重叠,则可以直接返回0,因为该节点所对应的区间不存在阿姆斯特朗数。

其次,如果查询范围完全包含了当前节点的范围,则可以直接返回该节点中存储的阿姆斯特朗数的数量。

最后,我们需要将查询范围分成左右两个子区间,然后分别递归查询左右子树。我们可以将查询范围向左子树和右子树传递,并将结果相加。

代码实现

下面是基于Python实现的代码片段:

class SegmentTree:
    def __init__(self, left, right, nums):
        self.left = left
        self.right = right
        if left == right:
            self.armstrong_count = int(isArmstrong(nums[left]))
            return
        mid = (left + right) // 2
        self.left_child = SegmentTree(left, mid, nums)
        self.right_child = SegmentTree(mid+1, right, nums)
        self.armstrong_count = self.left_child.armstrong_count + \
                               self.right_child.armstrong_count
    def query(self, left, right):
        if left > self.right or right < self.left:
            return 0
        if left <= self.left and right >= self.right:
            return self.armstrong_count
        return self.left_child.query(left, right) + \
               self.right_child.query(left, right)

上述代码可以构建一个线段树,并且实现了查询功能。其中,SegmentTree类负责构建线段树,以及查询。query函数用于查询给定区间内的阿姆斯特朗数的数量。