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C++如何判断一个正整数是否为卡普列加数(Kaprekar)

轻强酱_1339

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发布时间:2026-06-14 20:37:26

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来源于php中文网

原创

卡普列加数指非负整数n,其平方可从某位中间切开成两部分(右部非空),两部分之和恰为n;不能直接用pow()因浮点误差易致大数拆分错误,应改用字符串或整型幂运算。

c++如何判断一个正整数是否为卡普列加数(kaprekar)

什么是卡普列加数,以及为什么不能直接用 pow() 拆分

一个正整数 n 是卡普列加数(Kaprekar number),当且仅当它的平方 n * n 可以被**从某一位中间切开**(非末尾、非开头,但允许左/右部分为 0)成两个正整数(或一个为 0,另一个等于 n),使得它们的和等于 n。例如:9 是卡普列加数,因为 9*9=81,拆成 8 + 1 = 9;45 也是,因为 45*45=2025,可拆为 20 + 25 = 45。

关键陷阱在于:不能简单按“位数一半”切——比如 297 的平方是 88209(5 位),必须尝试所有合法切点(即从第 1 位后到倒数第 1 位前),且右边部分长度不能为 0(否则就是整个数,左边为 0,不满足定义)。更麻烦的是:pow(10, k) 在整数运算中易因浮点误差出错,尤其对大数(如 n > 1e9);应改用字符串或迭代乘 10。

如何安全地枚举所有合法切分位置

对 n * n 的十进制表示(记作 s),长度为 len,合法切点在索引 i 处(1 ≤ i len),即左段为 s.substr(0, i),右段为 s.substr(i)。但要注意:

  • 右段不能全为 '0'(即数值为 0 是允许的,但字符串不能是 "000" 这种——不过标准定义中,右段为 0 是允许的,只要左段等于 n;实际实现中,我们只关心数值,所以直接转整数即可)
  • 左段为空或右段为空都不合法(对应 i == 0 或 i == len),所以循环范围是 i = 1 到 len - 1
  • 用字符串切分最直观,避免溢出和浮点误差;若坚持用数值法,可用 divisor = 10 循环更新,每次 left = sq / divisor, right = sq % divisor,然后 divisor *= 10

C++ 实现时容易忽略的边界情况

以下情况必须单独处理,否则会漏判或误判:

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载

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  • n == 1:1*1 = 1,按定义可视为 "" + "1" 或 "1" + "",但标准定义接受它为卡普列加数;需显式返回 true
  • 右段以 '0' 开头(如 100 → 平方为 10000,切为 "100" + "00" → 右段数值是 0,合法;但字符串转整数自动去前导零,所以没问题)
  • 左段为 "0"(如 n = 10,平方 = 100,切为 "1" + "00" → 1 + 0 = 1 ≠ 10;切为 "10" + "0" → 10 + 0 = 10 → 成立,所以 10 是卡普列加数)
  • 使用 stoll() 而非 stoi(),防止 n 较大时平方溢出 int(n 最大可到 1e5,平方达 1e10,需 long long)

一个简洁可靠的判断函数

下面是一个生产可用的 isKaprekar() 函数,兼顾可读性与边界安全:

bool isKaprekar(long long n) {
    if (n == 1) return true;
    long long sq = n * n;
    string s = to_string(sq);
    int len = s.length();
    for (int i = 1; i < len; i++) {
        string left_str = s.substr(0, i);
        string right_str = s.substr(i);
        // 允许右段为 "0",但不允许左段为空或右段为空
        if (right_str.empty()) continue;
        long long left = stoll(left_str);
        long long right = stoll(right_str);
        if (left + right == n) return true;
    }
    return false;
}

注意:stoll 在输入为空串时会抛异常,但循环中 right_str 非空,left_str 也非空(因 i ≥ 1),所以安全。真正容易被忽略的是:卡普列加数定义中,**右段可以为 0,但左段不能为 0(除非 n==1)** —— 上述代码没显式排除 left==0,是因为当 left==0 时,right==sq,而 sq > n(n>1 时),所以 left+right == sq > n,自然不成立,无需额外判断。

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