面试题：计算 n！阶乘的结果的末尾有几个0

梦里梦外; 2024-04-17 06:30 60阅读 0赞

# 前言 #

首先基于一个事实：我们不可能真的把 n! 的结果计算出来，再去数结果的末尾有几个0；n 很小还好，如果n很大，甚至趋近于无穷大，我们是不可能这样做的。原因主要有二：

1.  一般计算机的计算能力和存储能力也有限，是计算不出那么大的数的。
2.  即使计算机能算出来，这样做也很耗时，可能要算很久。

连计算机都算不出来，那我们怎么办呢？别慌，虽然我们不能直接算出结果，但我们可以把问题一步步拆解。

# 拆解思路 #

首先，我们想什么情况下会产生一个0？

诶，一个数乘以 10，在末尾就会多出一个 0。而 10 = 5 \* 2。

一组数相乘的结果末尾有几个0，取决于这组数因式分解后有\*\*几对 \*\*5 和 2 的因子。

针对于 n! 这个题目，有这样一个事实：把相乘的数因式分解后，2 的个数肯定大于 5 的个数。

所以，这个问题可以拆解为：只要求出因式分解后有几个 5 的因子即可，5的个数即是末尾出现的0的个数。

# 解法一：直接法 #

这种解法的思路是：直接将 n! 中的每个数，按照 5 来因式分解，最后把出现的 5 的个数加起来。

public int calculateZeroInFactorial(int n) {
      int count = 0;
      // 循环判断所有的乘数
      for (int i = n; i > 0; i++) {
        if (i % 5 == 0) {
          // 如果这个乘数可以对 5 进行因式分解，再看这个乘数可以分解出几个5
          int a = i;
          while(a % 5 == 0) {
            a = a / 5;
            count++;
          }
        }
      }
      return count;
    }
    复制代码

但是这种算法的时间复杂度为 O(nlog(n))，那有没有更快的算法呢？

# 解法二： log(n) 解法 #

分析：

1.  n! 这些乘数中，每隔 5 个数，肯定会有一个数**至少**能拆出一个 5 因子。所以 n / 5 = **至少**会出现的 5 的个数。
2.  上面说**至少**，因为 n / 5 并不能完全算出 5 因子的个数，比如若某个数 25 = 5 \* 5，分解后得到的 5 也算一个，所以能被 25 因式分解相当于会出现 2 个 5 因子，而第一步中除以 5 算个数的时候已经算了一个了，所以相当于比之前会多一个 5 因子。
3.  依此类推，能被 25 \* 5 = 125 因式分解的相当于比之前按 25 因式分解的时候又多出一个 5 因子。能被 125 \* 5 = 625 因式分解的相当于比按 125 因式分解时又多出一个 5 因子。还有 625 \* 5 …...

所以，n! 的结果可以拆分为多少个 5 因子呢？

n/5 + n/25 + n /125 + n/625 + ….

比如 128！的阶乘的结果末尾有几个0呢？

128/5 +128/25 + 128/125 = 25+5+1 = 31 个

又如：1247! 的阶乘的结果末尾有几个0呢？

1247/5 + 1247/25 + 1247/125 + 1247/625 = 249+49+9+1 = 308 个

public int calculateZeroInLogN(int n) {
      int count = 0;
      while (n > 0) {
        count += n / 5;
        n /= 5;
      }
      return count;
    }
    复制代码

这种算法的时间复杂度为 O(log(n))，效率会高很多，而且仅需几行代码。

转载于:https://juejin.im/post/5d230f95e51d45108126d2d2