实现1+2+3...+n,要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字以及条件判断语句(A?B:C)
2017-07-14 10:17
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通常求1+2+…+n除了用公式n(n+1)/2之外,无外乎循环和递归两种思路。由于已经明确限制for和while的使用,循环已经不能再用了。同样,递归函数也需要用if语句或者条件判断语句来判断是继续递归下去还是终止递归,但现在题目已经不允许使用这两种语句了。
我们仍然围绕循环做文章。循环只是让相同的代码执行n遍而已,我们完全可以不用for和while达到这个效果。比如定义一个类,我们new一含有n个这种类型元素的数组,那么该类的构造函数将确定会被调用n次。我们可以将需要执行的代码放到构造函数里。如下代码正是基于这个思路: 解法一:利用构造函数
我们同样也可以围绕递归做文章。既然不能判断是不是应该终止递归,我们不妨定义两个函数。一个函数充当递归函数的角色,另一个函数处理终止递归的情况,我们需要做的就是在两个函数里二选一。从二选一我们很自然的想到布尔变量,比如ture(1)的时候调用第一个函数,false(0)的时候调用第二个函数。那现在的问题是如和把数值变量n转换成布尔值。如果对n连续做两次反运算,即!!n,那么非零的n转换为true,0转换为false。有了上述分析,我们再来看下面的代码:
C++代码
解法二:利用虚函数
这种思路是用虚函数来实现函数的选择。当n不为零时,执行函数B::Sum;当n为0时,执行A::Sum。
在纯C语言的编译环境中,我们不能使用虚函数,此时可以使用函数指针模拟,这样代码可能还更直观一些:
C++代码
解法三:利用函数指针
另外我们还可以让编译器帮我们来完成类似于递归的运算,比如如下代码:
C++代码
利用模板类型求解
Sum_Solution4 <100>::N就是1+2+…+100的结果。当编译器看到Sum_Solution4<100>时,就是为模板类Sum_Solution4 以参数100生成该类型的代码。但以100为参数的类型需要得到以99为参数的类型,因为Sum_Solution4<100>::N=Sum_Solution4<99>::N+100。这个过程会递归一直到参数为1的类型,由于该类型已经显式定义,编译器无需生成,递归编译到此结束。由于这个过程是在编译过程中完成的,因此要求输入n必须是在编译期间就能确定,不能动态输入。这是该方法最大的缺点。而且编译器对递归编译代码的递归深度是有限制的,也就是要求n不能太大。
我们仍然围绕循环做文章。循环只是让相同的代码执行n遍而已,我们完全可以不用for和while达到这个效果。比如定义一个类,我们new一含有n个这种类型元素的数组,那么该类的构造函数将确定会被调用n次。我们可以将需要执行的代码放到构造函数里。如下代码正是基于这个思路: 解法一:利用构造函数
class Temp { public: Temp() { ++ N; Sum += N; } static void Reset() { N = 0; Sum = 0; } static int GetSum() { return Sum; } private: static int N; static int Sum; }; int Temp::N = 0; int Temp::Sum = 0; int solution1_Sum(int n) { Temp::Reset(); Temp *a = new Temp ; delete []a; a = 0; return Temp::GetSum(); }
我们同样也可以围绕递归做文章。既然不能判断是不是应该终止递归,我们不妨定义两个函数。一个函数充当递归函数的角色,另一个函数处理终止递归的情况,我们需要做的就是在两个函数里二选一。从二选一我们很自然的想到布尔变量,比如ture(1)的时候调用第一个函数,false(0)的时候调用第二个函数。那现在的问题是如和把数值变量n转换成布尔值。如果对n连续做两次反运算,即!!n,那么非零的n转换为true,0转换为false。有了上述分析,我们再来看下面的代码:
C++代码
解法二:利用虚函数
class A; A* Array[2]; class A { public: virtual int Sum (int n) { return 0; } }; class B: public A { public: virtual int Sum (int n) { return Array[!!n]->Sum(n-1)+n; } }; int solution2_Sum(int n) { A a; B b; Array[0] = &a; Array[1] = &b; int value = Array[1]->Sum(n); return value; }
这种思路是用虚函数来实现函数的选择。当n不为零时,执行函数B::Sum;当n为0时,执行A::Sum。
在纯C语言的编译环境中,我们不能使用虚函数,此时可以使用函数指针模拟,这样代码可能还更直观一些:
C++代码
解法三:利用函数指针
typedef unsigned int (*fun)(unsigned int); unsigned int Solution3_Teminator(unsigned int i) { return 0; } unsigned int Sum_solution3 (unsigned int i) { static fun f[2]={Solution3_Teminator, Sum_solution3 }; return i+f[!!i](i-1); }
另外我们还可以让编译器帮我们来完成类似于递归的运算,比如如下代码:
C++代码
利用模板类型求解
template <unsigned int n> struct Sum_Solution4 { enum Value { N = Sum_Solution4<n - 1>::N + n}; }; template <> struct Sum_Solution4<1> { enum Value { N = 1}; };
Sum_Solution4 <100>::N就是1+2+…+100的结果。当编译器看到Sum_Solution4<100>时,就是为模板类Sum_Solution4 以参数100生成该类型的代码。但以100为参数的类型需要得到以99为参数的类型,因为Sum_Solution4<100>::N=Sum_Solution4<99>::N+100。这个过程会递归一直到参数为1的类型,由于该类型已经显式定义,编译器无需生成,递归编译到此结束。由于这个过程是在编译过程中完成的,因此要求输入n必须是在编译期间就能确定,不能动态输入。这是该方法最大的缺点。而且编译器对递归编译代码的递归深度是有限制的,也就是要求n不能太大。
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