告诉你日期，如何判断星期几？C语言算法get~

EDN电子技术设计 2020-04-30 00:00

如何提升高压系统的实时性能? 如何增强能源基础设施的实时控制？

算法如下：
基姆拉尔森计算公式
W= (d+2*m+3*(m+1)/5+y+y/4-y/100+y/400) mod 7

在公式中d表示日期中的日数，m表示月份数，y表示年数。

注意：在公式中有个与其他公式不同的地方：

把一月和二月看成是上一年的十三月和十四月，例：如果是2004-1-10则换算成：2003-13-10来代入公式计算。

以公元元年为参考，公元元年1月1日为星期一</PRE><PRE>程序如下：

#include "stdio.h"

void CaculateWeekDay(int y,int m, int d)
{
if(m==1||m==2) {
      m+=12;
      y--;
}
int iWeek=(d+2*m+3*(m+1)/5+y+y/4-y/100+y/400)%7;
switch(iWeek)
{
case 0: printf("星期一\n"); break;
case 1: printf("星期二\n"); break;
case 2: printf("星期三\n"); break;
case 3: printf("星期四\n"); break;
case 4: printf("星期五\n"); break;
case 5: printf("星期六\n"); break;
case 6: printf("星期日\n"); break;
}
}
void main()
{
int year=0,month=0,day=0;
printf("请输入日期：\n格式为：1900,1,1\n");
char temp = '1';
while (temp != '0')
{
      scanf("%d,%d,%d",&year,&month,&day);
      scanf("%c",&temp);
      CaculateWeekDay(year,month,day);
      printf("输入0退出,其他继续:");
      scanf("%c",&temp);
}
}

运行效果：

请输入日期：
格式为：1900,1,1
2008,4,29
星期二
输入0退出,其他继续:d
2008,1,1
星期二
输入0退出,其他继续:l
2008,8,8
星期五
输入0退出,其他继续:0
请按任意键继续. . .

编者注：用来算现在真实日期的星期是没有问题的。原理是根据已知公元1年1月1日的星期数来推算。如果在你的题目中约定了某天是星期几，你要注意那天的星期是否跟真实的星期相同，如果不同，需要考虑相差几天！

如果大家觉得不够过瘾，可以看看以下该公式的推导过程，让大家对历法有个更深刻的认识

下面我们完全按自己的思路由简单到复杂一步步进行推导……

推导之前，先作两项规定：

①用 y, m, d, w 分别表示年月日星期(w=0-6 代表星期日-星期六
②我们从公元0年1月1日星期日开始

一、只考虑最开始的 7 天，即 d = 1---7 变换到 w = 0---6
很直观的得到:

w = d-1

二、扩展到整个1月份

模7的概念大家都知道了，也没什么好多说的。不过也可以从我们平常用的日历中看出来，在周历里边每列都是一个按7增长的等差数列，如1、8、15、22的星期都是相同的。所以得到整个1月的公式如下：

w = (d-1) % 7 --------- 公式⑴

三、按年扩展

由于按月扩展比较麻烦，所以将年扩展放在前面说

① 我们不考虑闰年，假设每一年都是 365 天。由于365是7的52倍多1天，所以每一年的第一天和最后一天星期是相同的。

也就是说下一年的第一天与上一年的第一天星期滞后一天。这是个重要的结论，每过一年，公式⑴会有一天的误差，由于我们是从0年开始的，所以只须要简单的加上年就可以修正扩展年引起的误差，得到公式如下：

w = (d-1 + y) % 7

② 将闰年考虑进去

每个闰年会多出一天，会使后面的年份产生一天的误差。如我们要计算2005年1月1日星期几，就要考虑前面的已经过的2004年中有多少个闰年，将这个误差加上就可以正确的计算了。

根据闰年的定义(能被4整但不能被100整除或能被400整)，得到计算闰年的个数的算式：y/4 - y/100 + y/400。

由于我们要计算的是当前要计算的年之前的闰年数，所以要将年减1，得到了如下的公式：

w = [d-1+y + (y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400] % 7 -----公式⑵

现在，我们得到了按年扩展的公式⑵，用这个公式可以计算任一年的1月份的星期

四、扩展到其它月

考虑这个问题颇费了一翻脑筋，后来还是按前面的方法大胆假才找到突破口。

①现在我们假设每个月都是28天，且不考虑闰年

有了这个假设，计算星期就太简单了，因为28正好是7的整数倍，每个月的星期都是一样的，公式⑵对任一个月都适用：)

②但假设终究是假设，首先1月就不是28天，这将会造成2月份的计算误差。1月份比28天要多出3天，就是说公式⑵的基础上，2月份的星期应该推后3天。

而对3月份来说，推后也是3天(2月正好28天，对3月的计算没有影响)。

依此类推，每个月的计算要将前面几个月的累计误差加上。

要注意的是误差只影响后面月的计算，因为12月已是最后一个月，所以不用考虑12月的误差天数，同理，1月份的误差天数是0，因为前面没有月份影响它。

由此，想到建立一个误差表来修正每个月的计算。

==================================================
月误差累计模7
1 3 0 0
2 0 3 3
3 3 3 3
4 2 6 6
5 3 8 1
6 2 11 4
7 3 13 6
8 3 16 2
9 2 19 5
10 3 21 0
11 2 24 3
12 - 26 5
(闰年时2月会有一天的误差，但我们现在不考虑)
==================================================

我们将最后的误差表用一个数组存放

在公式⑵的基础上可以得到扩展到其它月的公式

e[] = {0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}
w = [d-1+y + e[m-1] + (y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400] % 7 --公式⑶

③上面的误差表我们没有考虑闰年，如果是闰年，2月会一天的误差，会对后面的3-12月的计算产生影响，对此，我们暂时在编程时来修正这种情况，增加的限定条件是如果当年是闰年，且计算的月在2月以后，需要加上一天的误差。大概代码是这样的：

w = (d-1 + y + e[m-1] + (y-1)/4 - (y-1)/100 + (y-1)/400);
if(m>2 && (y%4==0 && y%100!=0 || y%400==0) && y!=0)
++w;
w %= 7;

现在，已经可以正确的计算任一天的星期了。

注意：0年不是闰年，虽然现在大都不用这个条件，但我们因从公元0年开始计算，所以这个条件是不能少的。

④ 改进

公式⑶中，计算闰年数的子项 (y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400 没有包含当年，如果将当年包含进去，则实现了如果当年是闰年，w 自动加1。

由此带来的影响是如果当年是闰年，1,2月份的计算会多一天误差，我们同样在编程时修正。则代码如下

w = (d-1 + y + e[m-1] + y/4 - y/100 + y/400); ---- 公式⑷
if(m<3 && (y%4==0 && y%100!=0 || y%400==0) && y!=0)
--w;
w %= 7;

与前一段代码相比，我们简化了 w 的计算部分。

实际上还可以进一步将常数 -1 合并到误差表中，但我们暂时先不这样做。

至此，我们得到了一个阶段性的算法，可以计算任一天的星期了。

public class Week {
public static void main(String[] args){
int y = 2005;
int m = 4;
int d = 25;

int e[] = new int[]{0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5};
int w = (d-1+e[m-1]+y+(y>>2)-y/100+y/400);
if(m<3 && ((y&3)==0 && y%100!=0 || y%400==0) && y!=0){
--w;
}
w %= 7;

System.out.println(w);
}
}

五、简化

现在我们推导出了自己的计算星期的算法了，但还不能称之为公式。

所谓公式，应该给定年月日后可以手工算出星期几的，但我们现在的算法需要记住一个误差表才能进行计算，所以只能称为一种算法，还不是公式。

下面，我们试图消掉这个误差表……
=============================
消除闰年判断的条件表达式
=============================
由于闰年在2月份产生的误差，影响的是后面的月份计算。如果2月是排在一年的最后的话，它就不能对其它月份的计算产生影响了。可能已经有人联想到了文章开头的公式中为什么1,2月转换为上年的13,14月计算了吧：)

就是这个思想了，我们也将1,2月当作上一年的13,14月来看待。

由此会产生两个问题需要解决：

1>一年的第一天是3月1日了，我们要对 w 的计算公式重新推导
2>误差表也发生了变化，需要得新计算

①推导 w 计算式

1> 用前面的算法算出 0年3月1日是星期3
前7天, d = 1---7 ===> w = 3----2
得到 w = (d+2) % 7
此式同样适用于整个三月份

2> 扩展到每一年的三月份
[d + 2 + y + (y-1)/4 - (y-1)/100 + (y-1)/400] % 7

②误差表
==================================================
月误差累计模7
3 3 0 0
4 2 3 3
5 3 5 5
6 2 8 1
7 3 10 3
8 3 13 6
9 2 16 2
10 3 18 4
11 2 21 0
12 3 23 2
13 3 26 5
14 - 29 1
==================================================

③得到扩展到其它月的公式

e[] = {0,3,5,1,3,6,2,4,0,2,5,1}
w = [d+2 + e[m-3] +y+(y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400] % 7
(3 <= m <= 14)
我们还是将 y-1 的式子进行简化
w = [d+2 + e[m-3] +y+y/4-y/100+y/400] % 7
(3 <= m <= 14)
这个式子如果当年是闰年，会告成多1的误差
但我们将1,2月变换到上一年的13,14月，年份要减1，所以这个误差会自动消除，所以得到下面的算法：
int e[] = new int[]{0,3,5,1,3,6,2,4,0,2,5,1};
if(m < 3) {
m += 12;
--y;
}
int w = (d+2 + e[m-3] +y+(y/4)-y/100+y/400) % 7; -----公式⑸

我们可以看到公式⑸与公式⑷几乎是一样的，仅仅是误差天和一个常数的差别
常数的区别是由起始日期的星期不同引起的，0年1月1日星期日，0年3日1日星期三，有三天的差别，所以常数也从 -1 变成了 2。

现在，我们成功的消除了繁琐的闰年条件判断。
=============================
消除误差表
=============================
假如存在一种m到e的函数映射关系，使得
e[m-3] = f(m)
则我们就可以用 f(m) 取代公式⑸中的子项 e[m-3]，也就消除了误差表。

由于误差表只有12个项，且每一项都可以加减 7n 进行调整，这个函数关系是可以拼凑出来的。但是这个过程可能是极其枯燥无味的，我现在不想自己去推导它，我要利用前人的成果。所谓前人栽树，后人乘凉嘛：)

文章开头开出的公式中的 2*m+3*(m+1)/5 这个子项引起了我的兴趣

经过多次试试验，我运行下面的代码

for(m=1; m<=14; ++m)
System.out.print((-1+2*m+3*(m+1)/5)%7 + " ");
System.out.println();

天哪，输出结果与我的误差表不谋而合，成功了，哈哈

2 4 0 3 5 1 3 6 2 4 0 2 5 1
Press any key to continue...

上面就是输出结果，看它后面的12项，与我的误差表完全吻合!!!

现在就简单的，将 f(m) = -1 + 2*m + 3*(m+1)/5 代入公式⑸，得到
w = (d+1+2*m+3*(m+1)/5+y+(y/4)-y/100+y/400) % 7 ----公式6
约束条件: m=1,m=2 时 m=m+12,y=y-1;

现在，我们得到了通用的计算星期的公式，并且“完全”是按自己的思想推导出来的(那个函数映射关系不算)，只要理解了这个推导的步骤，即使有一天忘记了这个公式，也可以重新推导出来!

可能有人会注意到公式⑹与文章开头的公式相差一个常数 1，这是因为原公式使用数字0--6表示星期一到星期日，而我用0--6表示星期日到星期六。实际上是一样，你可以改成任意你喜欢的表示方法，只需改变这个常数就可以了。

六、验证公式的正确性。

一个月中的日期是连续的，只要有一天对的，模7的关系就不会错，所以一个月中只须验证一天就可以了，一天需要验12天。由于扩展到年和月只跟是否闰年有关系，就是说至少要验证一个平年和一个闰年，也就是最少得验证24次。

我选择了 2005 年和 2008 年，验证每个月的1号。

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</div>
</div>

测试代码如下：
class test {
public int GetWeek(int y, int m, int d) {
if(m<3) {
m += 12;
--y;
}
int w = (d+1+2*m+3*(m+1)/5+y+(y>>2)-y/100+y/400) % 7;
return w;
}
}

public class Week {
public static void main(String[] args){
int y = 2005;
int m = 1;
int d = 1;

test t = new test();
String week[] = new String[]{
"星期日","星期一","星期二","星期三","星期四","星期五","星期六"
};

for(y=2005; y<=2008; y+=3) {
for(m=1; m<=12; ++m) {
String str = y + "-" + m + "-" + d + "\t" + week[t.GetWeek(y,m,d)];
System.out.println(str);
}
}
}
}

查万年历，检查程序的输出，完全正确。

七、后话

我们这个公式的推导是以0年3月1日为基础的，对该日以后的日期都是可以计算的。但是否可以扩展到公元前(1,2已属于公元前1年的13,14月了)呢？

虽然我对0年1月和2月、以及公元前1年(令y=-1)的12月作了验证是正确的，但我在推导这个公式时并未想到将其扩展到公元前，所以上面的推导过程没有足够理论依据可以证明其适用于公元前。(负数的取模在不同的编译器如C++中好象处理并不完全正确)。

另外一有点是对于0年是否存在的争议，一种折中的说法是0年存在，但什么也没有发生，其持续时间为0。还有在罗马的格利戈里历法中有10天是不存的(1582年10月5日至14持续时间为0)，英国的历法中有11天(1752年9月3日至13日)是不存在的。感兴趣的朋友可以看看这里：但是我们做的是数字计算，不管那一天是否存在，持续的时间是24小时还是23小时甚至是0小时，只要那个号码存在，就有一个星期与之对应。所以这个公式仍然是适用的。

如果要计算的是时间段，就必须考虑这个问题了。

-END-

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