518.Super Ugly Number-超级丑数(中等题)

本文介绍了一个算法问题:如何找出第n个超级丑数。超级丑数是指正整数且其所有质因数都在给定的质数集合内。文中提供了一种使用队列数组保存质数元素并逐步构建超级丑数序列的方法。

超级丑数

  1. 题目

    写一个程序来找第 n 个超级丑数。
    超级丑数的定义是正整数并且所有的质数因子都在所给定的一个大小为 k 的质数集合内。比如给你 4 个质数的集合 [2, 7, 13, 19], 那么 [1, 2, 4, 7, 8, 13, 14, 16, 19, 26, 28, 32] 是前 12 个超级丑数。

    注意事项
    1 永远都是超级丑数不管给的质数集合是什么。
    给你的质数集合已经按照升序排列。
    0 < k ≤ 100, 0 < n ≤ 10^6, 0 < primes[i] < 1000

  2. 样例

    给出 n = 6 和质数集合 [2, 7, 13, 19]。第 6 个超级丑数为 13,所以返回 13 作为结果。

  3. 题解

    思路与4.Ugly Number II-丑数 II(中等题)是一样的,需要用一个队列数组来保存质数集合中的所有元素。

public class Solution {
    /**
     * @param n a positive integer
     * @param primes the given prime list
     * @return the nth super ugly number
     */
    public int nthSuperUglyNumber(int n, int[] primes) {
        int len = primes.length;
        Queue[] queueArr = new Queue[len];
        int count = 1;
        int val = 1;
        for (int i=0;i<len;i++)
        {
            queueArr[i] = new LinkedList<Integer>();
        }
        while (count < n)
        {
            for (int i=0;i<len;i++)
            {
                queueArr[i].offer(primes[i]*val);
            }
            int min = (Integer)queueArr[0].peek();
            for (int i=1;i<len;i++)
            {
                if ((Integer)queueArr[i].peek() < min)
                {
                    min = (Integer)queueArr[i].peek();
                }
            }
            for (int i=0;i<len;i++)
            {
                if ((Integer)queueArr[i].peek() == min)
                {
                    queueArr[i].poll();
                }
            }
            count++;
            val = min;
        }

        return val;
    }

}

Last Update 2016.12.4

在Python中实现寻找丑数的函数,可以利用动态规划的思想。丑数的定义是只包含质因子2、3和5的正整数,且通常1被认为是第一个丑数。根据目的思路,每一个新的丑数都是由之前的某个丑数乘以2、3或5得到的。因此,我们可以维护三个指针,分别对应乘以2、乘以3和乘以5的情况,每次迭代选出这三个数中的最小值作为下一个丑数,同时更新指针。以下是具体的实现步骤和代码: 参考资源链接:[剑指Offer:丑数(Python)](https://wenku.csdn.net/doc/64530762fcc539136803da9f?spm=1055.2569.3001.10343) 1. 初始化一个数组用于存储丑数,首先存入第一个丑数1。 2. 初始化三个指针i2、i3、i5,分别表示当前乘以2、乘以3、乘以5的丑数在数组中的位置,初始值为0。 3. 初始化变量nextUglyNumber为第一个丑数1。 4. 对于第n个丑数,从nextUglyNumber开始,进行以下步骤直到找到第n个丑数: a. 计算出数组中乘以2、乘以3、乘以5后的候选丑数。 b. 从这三个候选丑数中选出最小的一个,作为下一个丑数。 c. 更新对应的指针i2、i3、i5,使其指向选出的丑数在数组中的位置。 d. 更新变量nextUglyNumber为选出的最小丑数。 5. 返回第n个丑数。 下面是根据上述步骤实现的Python函数: ```python def nthUglyNumber(n): if n <= 0: return 0 ugly_numbers = [1] i2 = i3 = i5 = 0 next_ugly = 1 for _ in range(1, n): next_ugly = min(ugly_numbers[i2] * 2, ugly_numbers[i3] * 3, ugly_numbers[i5] * 5) ugly_numbers.append(next_ugly) if next_ugly == ugly_numbers[i2] * 2: i2 += 1 if next_ugly == ugly_numbers[i3] * 3: i3 += 1 if next_ugly == ugly_numbers[i5] * 5: i5 += 1 return ugly_numbers[-1] ``` 以上代码定义了一个函数nthUglyNumber,通过动态规划的方式计算第n个丑数。该实现方式简洁高效,能够直接解决问。 结合问及辅助资料,建议在阅读《剑指Offer:丑数(Python)》一书时,特别关注其中关于动态规划和问解决策略的讲解。书中的目和解答将帮助你更深入地理解丑数,并掌握如何使用动态规划解决此类问。当理解了动态规划的基础概念后,你可以尝试解决更复杂的编程挑战,进一步提升你的编程能力。 参考资源链接:[剑指Offer:丑数(Python)](https://wenku.csdn.net/doc/64530762fcc539136803da9f?spm=1055.2569.3001.10343)
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