如何统计1到100中每个数字(0–9)出现的次数

本文介绍一种高效、简洁的java方法,通过取模和整除运算逐位提取数字,统计1至100范围内每个数字0–9在所有整数中的总出现次数,避免字符串转换与异常处理,代码健壮且易于理解。

在统计数字频次类问题中,将整数转为字符串再逐字符比较(如 charAt() + String.valueOf())虽直观,但存在明显缺陷:逻辑冗余、易出错(如越界异常)、可读性差,且性能开销大。更优解是采用纯数学方法——利用整数的十进制特性,通过 x % 10 获取个位数字,再用 x /= 10(即 x = x / 10)去掉该位,循环直至数值归零。

以下是推荐实现:

public class CountEachDigit {
    public static void main(String... args) {
        final int lo = 1;
        final int hi = 100;
        int[] digits = countDigits(lo, hi);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.format("The digit %d appears %d times between %d and %d.\n", 
                              i, digits[i], lo, hi);
        }
    }

    private static int[] countDigits(int lo, int hi) {
        int[] digits = new int[10]; // 索引0~9对应数字0~9的计数

        for (int num = lo; num <= hi; num++) {
            int val = num;
            do {
                digits[val % 10]++; // 提取并统计当前个位数字
            } while ((val /= 10) > 0); // 去掉个位,继续处理高位
        }

        return digits;
    }
}

关键原理说明:

  • val % 10 恒返回 val 的最低位数字(例如 105 % 10 == 5,10 % 10 == 0,7 % 10 == 7);
  • val /= 10 是整数除法,等效于去掉个位(如 105 / 10 == 10,10 / 10 == 1,1 / 10 == 0);
  • do-while 循环确保即使 num 为个位数(如 5),也能至少执行一次计数,之后 5/10==0 退出。

运行结果:

The digit 0 appears 11 times between 1 and 100.
The digit 1 appears 21 times between 1 and 100.
The digit 2 appears 20 times between 1 and 100.
...
The digit 9 appears 20 times between 1 and 100.

优势总结:

  • 无异常风险:不依赖字符串索引,彻底规避 StringIndexOutOfBoundsException;
  • 逻辑清晰:核心逻辑仅3行,符合“单一职责”原则;
  • 可扩展性强:只需修改 lo/hi 即可适配任意正整数区间(如 1–1000);
  • 性能优越:避免字符串对象创建与内存分配,时间复杂度为 O(N × log₁₀M),其中 N 为数字个数,M 为最大数值。

⚠️ 注意事项:

  • 该方法默认统计所有数字位(如 100 贡献一个 '1' 和两个 '0'),符合题目要求;
  • 若需排除前导零(如不统计 007 中的 0),则需额外判断位数,但本题范围(1–100)中无前导零问题;
  • 数组 digits 初始化为 int[10],自动填充 0,无需手动清零。

掌握这种“模10取位 + 整除去位”的模式,是解决数字拆分、回文判断、进制转换等基础算法问题的关键基石。