73.丑数

本文介绍了一种动态规划的方法来求解序列中的第n个丑数,即只包含质因子2、3和5的数。通过维护三个指针p2、p3和p5,分别对应于当前考虑的2、3和5的倍数,动态更新dp数组,找到最小的丑数。代码中展示了详细的实现过程。

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题目

我们把只包含质因子 2、3 和 5 的数称作丑数(Ugly Number)。求按从小到大的顺序的第 n 个丑数。

思路

动态规划
在这里插入图片描述

代码

class Solution:
    def nthUglyNumber(self, n: int) -> int:
        dp = [0] * (n + 1)
        dp[1] = 1
        p2 = p3 = p5 = 1

        for i in range(2, n + 1):
            num2, num3, num5 = dp[p2] * 2, dp[p3] * 3, dp[p5] * 5
            dp[i] = min(num2, num3, num5)
            if dp[i] == num2:
                p2 += 1
            if dp[i] == num3:
                p3 += 1
            if dp[i] == num5:
                p5 += 1
        
        return dp[n]
### 力扣题目264(丑数 II)的C语言解决方案 力扣第264题《丑数 II》的目标是从正整数序列中找到第 `n` 个丑数丑数是指只包含质因数 `2`, `3`, 和/或 `5` 的正整数。 一种常见的高效算法动态规划方法,通过维护三个指针分别跟踪当前最小的可以乘以 `2`, `3`, 或者 `5` 来生成下一个丑数的状态。以下是基于此思路的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int nthUglyNumber(int n) { int *ugly = (int *)malloc(n * sizeof(int)); ugly[0] = 1; int index2 = 0, index3 = 0, index5 = 0; for (int i = 1; i < n; ++i) { int next_ugly = fmin(fmin(ugly[index2] * 2, ugly[index3] * 3), ugly[index5] * 5); ugly[i] = next_ugly; if (next_ugly == ugly[index2] * 2) index2++; if (next_ugly == ugly[index3] * 3) index3++; if (next_ugly == ugly[index5] * 5) index5++; } int result = ugly[n - 1]; free(ugly); // Release memory after usage. return result; } // 测试函数 void test_nthUglyNumber() { printf("%d\n", nthUglyNumber(1)); // 输出应为 1 printf("%d\n", nthUglyNumber(10)); // 输出应为 12 } ``` #### 解决方案说明 上述代码实现了寻找第 `n` 个丑数的功能[^4]。具体逻辑如下: - 初始化数组 `ugly[]` 并设置第一个丑数为 `1`。 - 使用三个变量 `index2`, `index3`, 和 `index5` 跟踪可能用于生成新丑数的位置。 - 对于每一个新的位置 `i`,计算三种可能性中的最小值作为下一个丑数:分别是 `ugly[index2]*2`, `ugly[index3]*3`, 和 `ugly[index5]*5`。 - 更新对应的索引值以便后续继续生成更大的丑数。 这种方法的时间复杂度为 \(O(n)\),空间复杂度同样为 \(O(n)\)[^4]。 #### 注意事项 在实际应用过程中需要注意内存管理以及边界条件处理。例如当输入参数非法时应该返回错误提示或者抛出异常,在这里为了简化未做额外处理。
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