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CodeChef ZOOZ 问题中字符串输出与数值计算的陷阱解析

霞舞

霞舞

发布时间:2026-01-02 11:13:01

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来源于php中文网

原创

CodeChef ZOOZ 问题中字符串输出与数值计算的陷阱解析

当处理大数构造(如“100...001”)时,直接用 `math.pow` 计算并转为整数输出会导致溢出或精度丢失,而逐字符打印字符串则稳定可靠。

在 CodeChef 题目 ZOOZ 中,要求对每个测试用例输出一个长度为 n 的二进制风格字符串:首位和末位为 '1',中间全为 '0'(例如 n=4 → "1001",n=3 → "101")。表面看,以下两种实现似乎等价:

CODE 1(正确)—— 字符串拼接式输出

int t = in.nextInt();
while ((t--) > 0) {
    int n = in.nextInt();
    for (int j = 0; j < n; j++) {
        if (j == 0 || j == n - 1)
            System.out.print("1");
        else
            System.out.print("0");
    }
    System.out.println(); // 推荐用 println 替代 print("\n"),更清晰
}

CODE 2(错误)—— 数值计算式输出

int t = in.nextInt();
while ((t--) > 0) {
    int n = in.nextInt();
    System.out.println((int) Math.pow(10, n - 1) + 1);
}

问题根源不在逻辑,而在数据类型与规模限制:

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  • Math.pow(10, n-1) 返回 double 类型,当 n 较大(如 n ≥ 16)时,10^(n-1) 已超出 int 表示范围(int 最大约 2.1×10⁹),强制转型 (int) 会截断或产生错误值;
  • 更严重的是:double 本身对大于 2⁵³ ≈ 9×10¹⁵ 的整数无法精确表示。例如 Math.pow(10, 17) 在 Java 中可能返回 999999999999999999 或 1000000000000000000(取决于舍入),导致最终结果错误;
  • 即使未溢出,System.out.println(...) 输出的是整数类型,而题目严格要求输出字符串形式的数字(无前导空格、无科学计数法、无隐式格式化)。某些评测机对输出格式极其敏感,整数 101 和字符串 "101" 虽内容相同,但底层字节流一致;然而一旦发生精度丢失(如 n=18 时输出 1000000000000000001 变成 1000000000000000000),就直接 WA。

正确实践原则:

  • 对“构造性字符串输出”问题,优先采用字符/字符串逐位生成,避免数值运算;
  • 禁止依赖 Math.pow 处理大整数幂——它不是精确整数工具
  • 如需高性能构造,可用 StringBuilder:
    StringBuilder sb = new StringBuilder().append('1');
    for (int i = 0; i < n - 2; i++) sb.append('0');
    if (n > 1) sb.append('1');
    System.out.println(sb.toString());

⚠️ 额外注意:

  • n = 1 是边界情况:此时应输出 "1"(首尾重合),CODE 1 中 j==0 || j==n-1 仍成立,输出正确;而 CODE 2 中 Math.pow(10, 0)+1 = 2,错误输出 "2" —— 这是另一个隐藏漏洞。
  • CodeChef 输入通常包含多组大数据(n 可达 10⁵),此时 Math.pow 完全不可用,而字符串循环仅 O(n) 时间且内存可控。

总结:算法题中,“输出看起来一样”不等于“行为完全等价”。务必区分语义输出格式/精度/边界鲁棒性——尤其在涉及大数、浮点运算或字符串构造时,选择符合问题本质的数据抽象方式,才是 AC 的关键。

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