百钱买百鸡的问题算是一套非常经典的不定方程的问题,题目很简单:公鸡5文钱一只,母鸡3文钱一只,小鸡3只一文钱,用 100 文钱买一百只鸡,其中公鸡,母鸡,小鸡都必须要有,问公鸡,母鸡,小鸡要买多少只刚好凑足 100 文钱。
分析:估计现在小学生都能手工推算这套题,只不过我们用计算机来推算,我们可以设公鸡为 x,母鸡为 y,小鸡为 z,那么我们
可以得出如下的不定方程,
x+y+z=100,
5x+3y+z/3=100,
下面再看看x,y,z的取值范围。由于只有100文钱,则5x<100 => 0<x<20, 同理 0<y<33,那么z=100-x-y,好,我们已经分析清楚了,下面就可以编码了。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//公鸡的上线
for (int x = 1; x < 20; x++)
{
//母鸡的上线
for (int y = 1; y < 33; y++)
{
//剩余小鸡
var z = 100 - x - y;
if ((z % 3 == 0) && (x * 5 + y * 3 + z / 3 == 100))
{
Console.WriteLine("公鸡:{0}只,母鸡:{1}只,小鸡:{2}只", x, y, z);
}
}
}
Console.Read();
}
}
结果出来了,确实这道题非常简单,我们要知道目前的时间复杂度是 O(N2),实际应用中这个复杂度是不能让你接受的,最多最多能让人接受的是 O(N)。所以说我们必须要优化一下,从结果中我们可以发现这样的一个规律:公鸡是 4 的倍数,母鸡是 7 的递减率,小鸡是 3 的递增率,规律哪里来,肯定需要我们推算一下这个不定方程。
x+y+z=100 ①
5x+3y+z/3=100 ②
令 ②x3-① 可得
7x+4y=100
=>y=25-(7/4)x ③
又因为 0<y<100 的自然数,则可令
x=4k ④
将 ④ 代入 ③ 可得
=> y=25-7k ⑤
将 ④⑤ 代入 ① 可知
=> z=75+3k ⑥
要保证 0<x,y,z<100 的话,k 的取值范围只能是 1,2,3,下面我们继续上代码。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
int x, y, z;
for (int k = 1; k <= 3; k++)
{
x = 4 * k;
y = 25 - 7 * k;
z = 75 + 3 * k;
Console.WriteLine("公鸡:{0}只,母鸡:{1}只,小鸡:{2}只", x, y, z);
}
Console.Read();
}
}