【leetcode刷题】[简单]367. 有效的完全平方数(valid perfect square)-java

有效的完全平方数 valid perfect square

题目

给定一个正整数 num,编写一个函数,如果 num 是一个完全平方数,则返回 True,否则返回 False。

说明:不要使用任何内置的库函数,如 sqrt。

示例 1:

输入:16
输出:True

示例 2:

输入:14
输出:False

代码模板:

class Solution {
    public boolean isPerfectSquare(int num) {
        
    }
}

分析

两种方案:

  1. 数学归纳法:举例每个平方数1,4,9,16,25,36,49,64,81,100两个之间相差是n个基数的和,即1,3,5,7,9,11,13,15等等。通过这样的方法减去每个差,看这个数等不等于0,就能得出结论了。
  2. 二分查找法:通过一个low和high来。
  3. 查找平方法。从1开始循环平方,如果平方小于num,就继续,直到大于或者等于。
    PS:这道题有个需要注意的地方,一定要用long来作为变量,不然会出现超时,2147483647的时候会超时。

解答

数学归纳法:

class Solution {
    public boolean isPerfectSquare(int num) {
        for(int i = 1; num > 0; i += 2){
            num -= i;
        }
        return num == 0;
    }
}

二分查找法:

class Solution {
    public boolean isPerfectSquare(int num) {
        if(num ==1){
            return true;
        }
        long low = 1;
        long high = num;
        while(low<=high){
            long middle = low+(high-low)/2;
            if(middle*middle == num){
                return true;
            }else if(middle*middle<num){
                low = middle+1;
            }else{
                high = middle-1;
            }
        }
        return false;
    }
}

查找平方法:

class Solution {
    public boolean isPerfectSquare(int num) {
        if(num <= 0){
            return false;
        }
        if(num == 1){
            return true;
        }
        long square = 2;
        while(square*square <= num){
            if(num == square*square){
                return true;
            }
            square++;
        }
        return false;
    }
}
<think>我们正在解决LeetCode 367有效完全平方数目描述:给定一个正整数 num,编写一个函数判断其是否为完全平方数。如果是,返回 True;否则返回 False。 要求:使用分治法(二分查找)来实现。 分治法思路: 由于完全平方数的性质,我们可以将问转化为在[1, num]区间内寻找一个整数x,使得x*x=num。 因此,我们可以使用二分查找: - 初始化左边界left=1,右边界right=num(注意:当num=0或1时,需要特殊处理,但目是正整数,所以num>=1,且1是完全平方数)。 - 在区间[left, right]中进行二分查找:取mid=(left+right)/2,计算mid*mid与num比较: - 如果mid*mid == num,则找到,返回true。 - 如果mid*mid < num,说明mid太小,则调整左边界left=mid+1。 - 如果mid*mid > num,说明mid太大,则调整右边界right=mid-1。 - 当left>right时,说明没有找到,返回false。 注意:为了避免整数溢出,mid*mid可能超出int范围,因此我们可以使用long类型,或者用除法比较(但除法需要注意除数为0的情况,这里mid>=1,所以可以用除法)。 但本中,我们使用long类型来避免溢出。具体做法:将mid设为long类型,或者在计算平方时强制转换为long。 由于目要求分治法,二分查找是分治法的一种应用(每次将区间分为两部分,然后只在一部分中继续查找)。 实现代码: </think>以下是使用分治法解决LeetCode 367有效完全平方数)的Java代码实现: ```java class Solution { public boolean isPerfectSquare(int num) { if (num < 1) return false; if (num == 1) return true; // 1是完全平方数 long left = 1; // 使用long防止溢出 long right = num / 2; // 平方根不会超过num/2 while (left <= right) { long mid = left + (right - left) / 2; // 分治中点 long square = mid * mid; // 计算平方值 if (square == num) { return true; // 找到完全平方数 } else if (square < num) { left = mid + 1; // 搜索右半部分 } else { right = mid - 1; // 搜索左半部分 } } return false; // 未找到完全平方数 } } ``` ### 分治法思路说明: 1. **边界处理**: - 当输入值小于1时直接返回`false` - 处理特殊情况`num=1`(1是完全平方数) 2. **二分查找核心**: - **搜索区间**:初始区间设为`[1, num/2]`(因为平方根不会超过`n/2`) - **中点计算**:`mid = left + (right - left)/2`(避免整数溢出) - **平方比较**: - `mid² = num` → 找到完全平方数 - `mid² < num` → 向右半区间搜索(`left = mid+1`) - `mid² > num` → 向左半区间搜索(`right = mid-1`) 3. **防溢出处理**: - 使用`long`类型存储中间变量,防止大整数的平方运算导致溢出 ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:$O(\log n)$ - **空间复杂度**:$O(1)$ 该方法利用分治思想将搜索空间每次减半,相较于暴力解法的$O(n)$时间复杂度有显著优化[^1]。
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