264. Ugly Number II

本文提供了一种高效求解LeetCode上丑数II问题的方法。通过维护一个动态数组来存储丑数,并利用三个指针跟踪最小丑数的生成过程,避免了传统逐个检查的低效方式。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

问题链接:https://leetcode.com/problems/ugly-number-ii/?tab=Description

Write a program to find the n-th ugly number.

Ugly numbers are positive numbers whose prime factors only include 2, 3, 5. For example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12 is the sequence of the first 10 ugly numbers.

Note that 1 is typically treated as an ugly number, and n does not exceed 1690.

Hint:

  1. The naive approach is to call isUgly for every number until you reach the nth one. Most numbers are not ugly. Try to focus your effort on generating only the ugly ones.
  2. An ugly number must be multiplied by either 2, 3, or 5 from a smaller ugly number.
  3. The key is how to maintain the order of the ugly numbers. Try a similar approach of merging from three sorted lists: L1, L2, and L3.
  4. Assume you have Uk, the kth ugly number. Then Uk+1 must be Min(L1 * 2, L2 * 3, L3 * 5).

最直接的想法是挨个判断,每找到一个索引加1,直到索引等于n,但是Time Limit Exceeded

public class Solution {
    public int nthUglyNumber(int n) {
        int index=0;
        int num=1;
        for(;;) {
            if(isUglyNum(num)) {
                index++;
            }
            if(index==n)
                return  num;
            num++;
        }
    }
    
    private boolean isUglyNum(int num) {
        while(num%2==0) num/=2;
        while(num%3==0) num/=3;  
        while(num%5==0) num/=5;
        return num==1;
    }
}

根据提示大致有了思路,如果一个数是丑数,那么它与2、3、5的乘积也是丑数,则只要设置一个数组和三个指针位置,分别从0开始,数组元素与2、3、5的乘积从小到大都要加入数组中,直到数组中元素个数和n相等。做法如下:

1.设置i、j、k三个指针,初始值均为0;

2.uglyArray[i]*2、uglyArray[j]*3、uglyArray[k]*5中的最小值即为丑数数组的下一个元素,并将最小值对应的下标指针+1,若多个值均为最小值,则都要进行更新,表示当前元素在2、3、5乘积队列已使用过;

3.当数组中丑数个数增长到n个时,循环结束,uglyArray[n-1]即为要求;

public class Solution {
    public int nthUglyNumber(int n) {
        if(n<=0) return 0;
        
        int i=0,j=0,k=0;
        int[] uglyNums = new int[n];
        int count = 1;
        uglyNums[0] = 1;
        
        while(count < n) {
            int num = min(uglyNums[i]*2,uglyNums[j]*3,uglyNums[k]*5);
            if(num==uglyNums[i]*2) i++;
            if(num==uglyNums[j]*3) j++;
            if(num==uglyNums[k]*5) k++;
            uglyNums[count++]=num;
        }
    
        return uglyNums[n-1];
    }
    
    private int min(int a,int b,int c) {
        int t = (a<b?a:b);
        return t<c?t:c;
    }
}
参考文档:https://my.oschina.net/Tsybius2014/blog/495962
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。根据题目的思路,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,能够直接解决问题。 结合问题及辅助资料,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题解决策略的讲解。书中的题目和解答将帮助你更深入地理解丑数问题,并掌握如何使用动态规划解决此类问题。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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