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階乘0的個數(結論型)

問題描述
給定引數n(n為正整數),請計算n的階乘n!末尾所含有“0”的個數。
例如,5!=120,其末尾所含有的“0”的個數為1;10!= 3628800,其末尾所含有的“0”的個數為2;20!= 2432902008176640000,其末尾所含有的“0”的個數為4。


計算公式
這裡先給出其計算公式,後面給出推導過程。
令f(x)表示正整數x末尾所含有的“0”的個數,則有:
   當0 < n < 5時,f(n!) = 0;
   當n >= 5時,f(n!) = k + f(k!), 其中 k = n / 5(取整)。


問題分析
顯然,對於階乘這個大數,我們不可能將其結果計算出來,再統計其末尾所含有的“0”的個數。所以必須從其數字特徵進行分析。下面我們從因式分解的角度切入分析。


我們先考慮一般的情形。對於任意一個正整數,若對其進行因式分解,那麼其末尾的“0”必可以分解為2*5。在這裡,每一個“0”必然和一個因子“5”相對應。但請注意,一個數的因式分解中因子“5”不一定對應著一個“0”,因為還需要一個因子“2”,才能實現其一一對應。


我們再回到原先的問題。這裡先給出一個結論:
結論1: 對於n的階乘n!,其因式分解中,如果存在一個因子“5”,那麼它必然對應著n!末尾的一個“0”。
下面對這個結論進行證明:
(1)當n < 5時, 結論顯然成立。
(2)當n >= 5時,令n!= [5k * 5(k-1) * ... * 10 * 5] * a,其中 n = 5k + r (0 <= r <= 4),a是一個不含因子“5”的整數。
對於序列5k, 5(k-1), ..., 10, 5中每一個數5i(1 <= i <= k),都含有因子“5”,並且在區間(5(i-1),5i)(1 <= i <= k)記憶體在偶數,也就是說,a中存在一個因子“2”與5i相對應。即,這裡的k個因子“5”與n!末尾的k個“0”一一對應。
我們進一步把n!表示為:n!= 5^k * k! * a(公式1),其中5^k表示5的k次方。很容易利用(1)和迭代法,得出結論1。


上面證明了n的階乘n!末尾的“0”與n!的因式分解中的因子“5”是一一對應的。也就是說,計算n的階乘n!末尾的“0”的個數,可以轉換為計算其因式分解中“5”的個數。


令f(x)表示正整數x末尾所含有的“0”的個數, g(x)表示正整數x的因式分解中因子“5”的個數,則利用上面的的結論1和公式1有:
   f(n!) = g(n!) = g(5^k * k! * a) = k + g(k!) = k + f(k!)
所以,最終的計算公式為:
當0 < n < 5時,f(n!) = 0;
當n >= 5時,f(n!) = k + f(k!), 其中 k = n / 5(取整)。


計算舉例
f(5!) = 1 + f(1!) = 1
f(10!) = 2 + f(2!) = 2
f(20!) = 4 + f(4!) = 4
f(100!) = 20 + f(20!) = 20 + 4 + f(4!) = 24
f(1000!) = 200 + f(200!) = 200 + 40 + f(40!) = 240 + 8 + f(8!) = 248 + 1 + f(1) =249

貼上程式碼:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const ll mod=1e9;
int solve(int N){
    int ans=0;
    while(N){
        N/=5;
        ans+=N;
    }
    return ans;
}
int main()
{
    int n,T;
    cin>>T;
    while(T--){
        cin>>n;
        int ans=solve(n);
        cout<<ans<<endl;
    }
    return 0;
}