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C++如何判断一个正整数是否为卡普列加数(Kaprekar)

老磊姑娘_6611

老磊姑娘_6611

发布时间:2026-06-17 11:55:08

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来源于php中文网

原创

卡普列加数是指正整数n满足其平方n²的十进制字符串可被分割为左右两部分(右长∈[1,len−1],右非全零),左部(空则为0)与右部数值之和等于n;判断时需遍历所有合法分割位置,用string转数值并特判n=1及左空、右全零情况。

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,判断逻辑怎么写

一个正整数 n 是卡普列加数(Kaprekar number),当且仅当它的平方 n * n 能被拆成两部分(左、右),这两部分相加恰好等于 n,且右半部分必须非零(即不能全为前导零),左半部分允许为空(即相当于 0)。

例如:9 是卡普列加数,因为 9*9 = 81,拆成 "8" 和 "1",8 + 1 == 9;45 也是,因为 45*45 = 2025,拆成 "20" 和 "25",20 + 25 == 45。

关键点不是“任意拆”,而是按平方结果的**十进制位数**来切:对 n² 的字符串表示,尝试所有可能的分割位置(从最右边起至少留 1 位给右半部分),即右半部分长度 ∈ [1, len(n*n)−1],其余为左半部分(可为空字符串,对应数值 0)。

用 std::to_string 和 stoll 实现安全拆分

直接操作字符串比手动取模更直观、不易错,尤其避免了 10^k 溢出或除零问题。但要注意几个边界:

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  • n == 1 是合法卡普列加数(1*1 == "1" → 左=""(=0),右="1" → 0+1==1)
  • 右半部分不能是全 '0' 字符串(如 n=10,100 拆成 "10"+"0" 不合法,因为右="0" → 数值为 0,违反“右半部分非零”规则)
  • 左半部分为空字符串时,stoll("") 会抛异常,必须显式处理

实操建议:

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
bool isKaprekar(long long n) {
    if (n == 1) return true;
    long long sq = n * n;
    std::string s = std::to_string(sq);
    int len = s.length();
    for (int rlen = 1; rlen < len; ++rlen) { // 右半部分长度
        std::string right = s.substr(len - rlen);
        if (right[0] == '0') continue; // 右半部分不能有前导零(即不能是 "0", "00", ...)
        std::string left = s.substr(0, len - rlen);
        long long lval = left.empty() ? 0 : std::stoll(left);
        long long rval = std::stoll(right);
        if (lval + rval == n) return true;
    }
    return false;
}

为什么不用 pow(10, rlen) 取模方式

常见误区是用 sq % (long long)pow(10, rlen) 得右半部分,sq / (long long)pow(10, rlen) 得左半部分。这在 rlen 较大时极易出错:

  • pow(10, rlen) 返回 double,转 long long 时精度丢失(如 pow(10,15) 可能变成 999999999999999)
  • 整数除法对 n=1 或 n=10 等边界值行为不直观(比如 100 / 100 == 1,但你想拆成 "1"+"00",而 "00" 不合法)
  • 无法自然跳过右半部分为全零的情况(需额外检查 sq % base == 0)

字符串方式虽略慢,但逻辑清晰、无精度陷阱、边界可控——对单次判断而言性能差异可忽略。

注意 long long 的上限和输入范围

卡普列加数本身增长稀疏,但 n² 很快溢出。例如:10^9 的平方是 10^18,刚好在 long long(通常 64 位)范围内;10^10 就溢出了。

若需支持更大 n,必须用高精度库(如 boost::multiprecision)或字符串模拟乘法。但绝大多数实际场景(如 OJ 题、教学示例)中,限定 n ≤ 10^9 即可,此时 long long 安全。

另外,std::stoll 对超长字符串会抛异常,所以务必确保 rlen 且 <code>left 和 right 长度合理——上面循环已保证这点。

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