第四届蓝桥杯JavaB组省赛-黄金连分数

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小知识,大挑战!本文正在参与“程序员必备小知识”创作活动。

题目描述

黄金分割数0.61803… 是个无理数,这个常数十分重要,在许多工程问题中会出现。有时需要把这个数字求得很精确。

对于某些精密工程,常数的精度很重要。也许你听说过哈勃太空望远镜,它首次升空后就发现了一处人工加工错误,对那样一个庞然大物,其实只是镜面加工时有比头发丝还细许多倍的一处错误而已,却使它成了“近视眼”!!

言归正传,我们如何求得黄金分割数的尽可能精确的值呢?有许多方法。

比较简单的一种是用连分数:

                                1
黄金数 = ------------------------------
                                 1
                1 + ---------------------
                                    1
                       1 + -------------
                                      1
                             1 + -------
                                   1 + ...

                       

这个连分数计算的“层数”越多,它的值越接近黄金分割数。

请你利用这一特性,求出黄金分割数的足够精确值,要求四舍五入到小数点后100位。

小数点后3位的值为:0.618
小数点后4位的值为:0.6180
小数点后5位的值为:0.61803
小数点后7位的值为:0.6180340

(注意尾部的0,不能忽略)

你的任务是:写出精确到小数点后100位精度的黄金分割值。

注意:尾数的四舍五入! 尾数是0也要保留!

显然答案是一个小数,其小数点后有100位数字,请通过浏览器直接提交该数字。 注意:不要提交解答过程,或其它辅助说明类的内容。

解题过程

需要使用JAVA中的大数运算的相关知识,这个是关键,如果对这方面知识不明确做的会很迷茫…通过对大佬题解的学习,学习到三种方法可以解题,最先学会的是循环直接运算的方法,这种方法我感觉好理解一些;第二种是斐波那契数列的解法,这种方法需要看出这个斐波那契数列的规律之后也是挺好写出来的;第三种就是第一种循环的递归写法,感觉递归会比循环稍微难理解一些…

相关知识的链接:

BigDecimal中divide方法详解

BigDecimal.setScale用法

蓝桥杯 黄金连分数(java题解)

要点总结

  1. BigDecimal类的使用
  2. 题意的理解,当除的值一定大时结果稳定
  3. 斐波那契规律的总结

代码

第一种 循环做法

public static void main(String[] args) {
        //定义大范围数值
        BigDecimal bt=new BigDecimal(1);
        //循环操作1000次
        //这里的一千可以是其他数,只要实验一个数几次发现结果不在发生变化就可以
        for (int i=0;i<1000;i++){
            //前头加一的操作(注意大数的加减乘除方式)
            bt=bt.add(BigDecimal.ONE);
            //大数值类型的除法操作
            // ONE表示1,作被除数
            // bt为除数
            // 100位小数点后保留的位数
            // BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN为小数值取舍类型,使用的这个类型为:四舍五入,2.35保留1位,变成2.3
            //HALF_DOWN意思是一半的向下取,所以2.35变为2.3,同样的如果是HALF_UP,就是一半的向上取,2.35变为2.4
            bt=BigDecimal.ONE.divide(bt,100,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
        }
        System.out.println(bt);
    }

第二种 斐波那契数列

public static void main(String[] args) {
        BigInteger firNum=BigInteger.ONE;
        BigInteger secNum=BigInteger.ONE;
        BigInteger res=BigInteger.ZERO;

        //斐波那契数列找到合适除数与被除数(尽可能的大)
        for (int i=0;i<1000;i++){
            res=firNum.add(secNum);
            firNum=secNum;
            secNum=res;
        }

        System.out.print("0.");
        //模拟实现手动除法
        for (int i=0;i<102;i++){
            BigInteger b=firNum.divide(secNum);
            BigInteger Ten=BigInteger.TEN;
            firNum=(firNum.mod(secNum).multiply(Ten));
            //要进行结尾进位的考虑
            if(i!=0&&i!=100){
                System.out.print(b);
            }
            else if(i==100){
                BigInteger temp=b;
                b=firNum.divide(secNum);
                if(b.intValue()>5){
                    System.out.print(temp.intValue()+1);
                }
                else
                    System.out.print(temp);
                break;
            }
        }
    }

第三种 递归

public static void main(String[] args) {
        res=f(500);
        res=res.setScale(100,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
        System.out.println(res);
    }
    public static BigDecimal res=new BigDecimal(1);
    public static BigDecimal res1=new BigDecimal(0);

    public static BigDecimal f(int n){
        if(n==1){
            return res;
        }
        BigDecimal a=new BigDecimal(1);
        return res1=a.divide((a.add(f(n-1))),1000,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
    }