Java教程：实现数字序列过滤与指定长度输出

本教程旨在指导开发者如何使用java编程语言，根据用户输入的指定数量`n`，生成一个从1开始的数字序列。该序列将严格排除所有包含数字’1’的整数，并确保最终输出的数字个数恰好为`n`。文章将介绍两种核心实现方法：基于字符串转换的简洁方案和基于数学运算的效率方案，并提供详细代码示例与逻辑解析。

需求分析与问题概述

在编程实践中，我们常会遇到需要对数字序列进行筛选和处理的场景。本教程聚焦于一个具体问题：用户输入一个整数 n，程序需要从1开始递增查找数字，如果某个数字中包含数字’1’（例如1, 10, 121等），则跳过该数字；否则，将其添加到输出序列中。这个过程一直持续，直到输出序列中包含了 n 个符合条件的数字为止。最终输出的数字数量必须与用户输入的 n 值严格匹配。

例如，如果用户输入 22，程序应输出一个包含22个数字的序列，这些数字都不含’1’，且按升序排列。输出可能为：2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 20, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32, 33, 34, 35。

实现方法一：字符串转换法

这种方法的核心思想是将每个待检查的整数转换为字符串，然后利用字符串的 contains() 方法来判断其中是否包含字符 ‘1’。

逻辑步骤

获取用户输入： 使用 Scanner 类获取用户输入的整数 n。
初始化计数器： 设置一个计数器 count，用于记录已输出的符合条件的数字数量，初始值为0。
循环迭代： 使用一个 for 循环，从 i = 1 开始递增，循环条件是 count < n。这意味着循环将一直进行，直到找到 n 个符合条件的数字。
检查数字： 在循环内部，将当前数字 i 转换为字符串 String.valueOf(i)。
判断是否包含 ‘1’： 使用 String.valueOf(i).contains(“1”) 判断字符串中是否含有 ‘1’。
跳过或输出：
- 如果包含 ‘1’，则使用 continue 语句跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次迭代。
- 如果不包含 ‘1’，则打印数字 i，并将 count 增加1。
关闭资源： 程序结束时关闭 Scanner 对象。

示例代码

import java.util.Scanner;

public class NumberFilterString {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个整数n：");
        int num = sc.nextInt(); // 获取用户输入的n

        int count = 0; // 初始化已输出数字的计数器
        System.out.println("符合条件的数字序列如下：");

        // 循环查找并输出n个符合条件的数字
        for (int i = 1; count < num; i++) {
            // 将当前数字转换为字符串
            if (String.valueOf(i).contains("1")) {
                continue; // 如果字符串中包含'1'，则跳过当前数字
            }
            System.out.print(i + " "); // 输出符合条件的数字
            count++; // 计数器加1
        }
        System.out.println("n总共输出了 " + count + " 个数字。");
        sc.close(); // 关闭Scanner
    }
}

优缺点

优点： 代码简洁易懂，利用Java内置的字符串处理功能，实现直观。
缺点： 每次迭代都需要进行整数到字符串的转换，这在处理大量数字时可能会带来一定的性能开销。

实现方法二：数学运算法

为了避免字符串转换带来的性能损耗，我们可以采用纯数学运算的方式来检查一个数字是否包含 ‘1’。这种方法通过反复取模和除法来检查数字的每一位。

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逻辑步骤

获取用户输入和初始化计数器： 与方法一相同。
循环迭代： 与方法一相同。
检查数字（数学方式）： 在循环内部，对于当前数字 i，创建一个临时变量 val = i。
- 使用一个 while 循环，只要 val > 0 就继续。
- 在 while 循环内部，通过 val % 10 获取 val 的个位数。
- 如果个位数是 ‘1’，则设置一个布尔标志 hasOne = true，并立即 break 跳出内部 while 循环，因为已经确定该数字包含 ‘1’。
- 否则，通过 val = val / 10 去掉个位数，继续检查下一位。
跳过或输出：
- 如果 hasOne 为 true，则使用 continue 语句跳过当前外部 for 循环的剩余部分。
- 如果 hasOne 为 false（表示数字不含 ‘1’），则打印数字 i，并将 count 增加1。
关闭资源： 程序结束时关闭 Scanner 对象。

示例代码

import java.util.Scanner;

public class NumberFilterMath {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个整数n：");
        int num = sc.nextInt(); // 获取用户输入的n

        int count = 0; // 初始化已输出数字的计数器
        System.out.println("符合条件的数字序列如下：");

        // 循环查找并输出n个符合条件的数字
        for (int i = 1; count < num; i++) {
            int val = i; // 使用临时变量进行数字位检查
            boolean hasOne = false; // 标志位，指示是否包含数字'1'

            // 循环检查数字的每一位
            while (val > 0) {
                if (val % 10 == 1) { // 如果当前位是'1'
                    hasOne = true; // 设置标志
                    break;         // 找到'1'后即可停止检查
                }
                val = val / 10; // 移除当前位，检查下一位
            }

            if (hasOne) {
                continue; // 如果包含'1'，则跳过当前数字
            }
            System.out.print(i + " "); // 输出符合条件的数字
            count++; // 计数器加1
        }
        System.out.println("n总共输出了 " + count + " 个数字。");
        sc.close(); // 关闭Scanner
    }
}

优缺点

优点： 避免了字符串转换的开销，对于处理非常大的数字或需要高性能的场景可能更有效率。
缺点： 逻辑上比字符串转换略显复杂，需要一个内部 while 循环来处理每一位。

注意事项与总结

循环条件： 两种方法都使用了 for (int i = 1; count < num; i++) 这样的循环结构。i 是当前检查的数字，从1开始递增；count 是已输出的符合条件的数字数量。循环的关键在于 count < num，它确保了程序会一直运行直到输出 num 个符合条件的数字。
continue 关键字： continue 语句在此处发挥了重要作用，它允许程序在发现不符合条件的数字时，跳过当前循环的剩余代码，直接进入下一次迭代，从而避免了不必要的处理。
输入与输出： 确保程序能够正确接收用户输入，并以清晰的格式输出结果。在实际应用中，可以考虑将输出的数字存储到列表中，而不是直接打印，以便后续处理。
资源管理： 使用 Scanner 对象后，务必调用 sc.close() 关闭资源，以防止资源泄露。

综上所述，根据具体需求，开发者可以选择适合的实现方法。如果追求代码的简洁性和可读性，且对性能要求不是极致，字符串转换法是一个不错的选择。如果需要处理大量数据，对性能有较高要求，那么数学运算法会是更优的方案。理解这两种方法的核心逻辑，有助于在不同场景下灵活应对类似的问题。

以上就是Java教程：实现数字序列过滤与指定长度输出的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！