水仙花数---算法2

/**
*
* @author 东海陈光剑 2013-4-26下午12:55:48
* flower_numbers.java
* chenguangjian iSword
* Email：[e-mail]
* Blog: http://blog.sina.com.cn/universsky11/
* http://blog.csdn.com/universsky
* http://blog.163.com/universsky@126/
*/

package iSword;

/**
*
* @author 东海陈光剑 2013-4-26下午12:55:48
* flower_numbers.java
* chenguangjian iSword
* Email：[e-mail]
* Blog: http://blog.sina.com.cn/universsky11/
* http://blog.csdn.com/universsky
* http://blog.163.com/universsky@126/
*/
import java.math.BigInteger;
import java.util.Hashtable;

public class flower_numbers {

private static final int SIZE = 21;
private int[] countArray = new int[10]; // 个数列表
private int[] countSumArray = new int[10]; // 个数总数
private BigInteger[] sumArray = new BigInteger[10];// 值总数
private int offset = 0;// 浮标

/**
* 设置当前浮标对应的个数，个数的总数，值总数
*
* @param num
* 个数
*/
private void setValue(int num) {
countArray[offset] = num;
if (offset == 0) {
countSumArray[offset] = num;
sumArray[offset] = p(9 - offset).multiply(n(num));
} else {
countSumArray[offset] = countSumArray[offset - 1] + num;
sumArray[offset] = sumArray[offset - 1].add(p(9 - offset).multiply(n(num)));
}
}

/**
* 检验当前数据是否匹配
*
* @return
*/
private boolean checkPersentArray() {
BigInteger minVal = sumArray[offset];// 当前已存在值
BigInteger maxVal = sumArray[offset].add(p(9 - offset).multiply(n(SIZE - countSumArray[offset])));// 当前已存在值+可能存在的最大值
// 最小值匹配
if (minVal.compareTo(MAX) > 0) {
return false;
}
// 最大值匹配
if (maxVal.compareTo(MIN) < 0) {
return false;
}
String minStr = minVal.compareTo(MIN) > 0 ? minVal.toString() : MIN.toString();
String maxStr = maxVal.compareTo(MAX) < 0 ? maxVal.toString() : MAX.toString();
// 找到最小值与最大值间首部相同的部分
int[] sameCountArray = new int[10];
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
char c;
if ((c = minStr.charAt(i)) == maxStr.charAt(i)) {
sameCountArray[c - '0'] = sameCountArray[c - '0'] + 1;
} else {
break;
}
}
// 判断如果相同部分有数据大于现在已记录的位数，返回false
for (int i = 0; i <= offset; i++) {
if (countArray[i] < sameCountArray[9 - i]) {
return false;
}
}
// 如果当前值的总数为SIZE位，那么判断该值是不是需要查找的值
if (countSumArray[offset] == SIZE) {
String sumStr = sumArray[offset].toString();
BigInteger sum = ZERO;
for (int i = 0; i < sumStr.length(); i++) {
sum = sum.add(p(sumStr.charAt(i) - '0'));
}
return sum.compareTo(sumArray[offset]) == 0;
}
return true;
}

/**
* 退出循环，打印
*
* @return
*/
private void success() {
System.out.println("find a match number:" + sumArray[offset]);
}

/**
* 将浮标指向下一位数
*
* @return
*/
private void next() {
offset++;
setValue(SIZE - countSumArray[offset - 1]);
}

/**
*
* 回退浮标，找到最近的浮标，并减一
*
* @return
*/
private boolean back() {
// 回退浮标，找到最近的浮标，并减一
if (countArray[offset] == 0) {
while (countArray[offset] == 0) {
if (offset > 0) {
offset--;
} else {
return true;
}
}
}
if (offset > 0) {
setValue(countArray[offset] - 1);
return false;
} else {
return true;
}
}

/**
* 测试程序
*
* @param startValue
* 测试匹配数中包含9的个数
* @param startTime
* 程序启动时间
*/
private void test(int startValue, long startTime) {
// 设置9的个数
offset = 0;
setValue(startValue);
while (true) {
if (checkPersentArray()) {// 检查当前提交数据是否匹配
// 匹配且总数正好为SIZE的位数，那么就是求解的值
if (countSumArray[offset] == SIZE) {
success();
}
// 总数不为SIZE，且当前值不在第10位（即不等于0）
if (offset != 9) {
next();
continue;
}
// 总数不为SIZE，且当前值在第10位。
if (back()) {
break;
}
} else {
if (back()) {
break;
}
}
}

System.out.println(Thread.currentThread() + " End,Spend time " + (System.currentTimeMillis() - startTime) / 1000 + "s");
}

/**
* 主函数
*/
public static void main(String[] args) {
final long startTime = System.currentTimeMillis();
int s = MAX.divide(p(9)).intValue();
for (int i = 0; i <= s; i++) {
// new Main().test(i, startTime);
// 启动十个线程同时运算
final int startValue = i;
new Thread(new Runnable() {

public void run() {
new flower_numbers().test(startValue, startTime);
}
}).start();
}
}
private static final BigInteger ZERO = new BigInteger("0");
private static final BigInteger MIN;
private static final BigInteger MAX;

/**
* 0-SIZE间的BigInteger
*/
private static final BigInteger n(int i) {
return (BigInteger) ht.get("n_" + i);
}

/**
* 0-9的次方的BigInteger
*/
private static final BigInteger p(int i) {
return (BigInteger) ht.get("p_" + i);
}
/**
* 用于缓存BigInteger数据，并初始化0-SIZE间的BigInteger和0-9的次方的BigInteger
*/
private static Hashtable<String, Object> ht = new Hashtable<String, Object>();

static {
int s = SIZE < 10 ? 10 : SIZE;
for (int i = 0; i <= s; i++) {
ht.put("n_" + i, new BigInteger(String.valueOf(i)));
}
for (int i = 0; i <= 10; i++) {
ht.put("p_" + i, new BigInteger(String.valueOf(i)).pow(SIZE));
}
MIN = n(10).pow(SIZE - 1);
MAX = n(10).pow(SIZE).subtract(n(1));
}
}