Ugly Number II

本文介绍了一种高效算法来找到第N个丑数。丑数是指只包含2、3、5这三个质因数的正整数。文章通过动态规划的方法生成丑数序列,并详细解释了其实现细节。

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问题描述:Ugly Number II

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

.上周我们解决了Ugly Number的第一个版本,判断一个数是否是Ugly Number,简单回忆一下思路,我们使用了一个循环,用2,3,5分别取除这个数直到不能整除为止,如果最后余数不为0那么这个数就不是Ugly Number。

对于今天要解决的这个问题,我们是否还能使用这个思路呢?因为题目让我们找出第n个Ugly Number,我们可以遍历自然数,一旦是Ugly Number就把它放进Vector,但是由于大多数数字不是Ugly Number,所以这个开销太大,所以我们的思路是生成这n个数。

如何生成这n个数呢?对于Ugly Number而言,他们的质因子都是2,3,5,也就是说它可以由2,3,5累乘而得到,那么我们可以写一个循环,不断让它乘2,3,5,但是我们要第n个数,所以我们需要解决顺序问题,我们可以使用一个函数min,这样就能够选择最小的数作为下一个。

代码:

class Solution {
public:
    int nthUglyNumber(int n) {
      if(n <= 0){
          return -1;
      }
      if(n == 1){
          return 1;
      }
      vector<int> k(n);
      k[0] = 1;
      int a2 = 0,a3 = 0,a5 = 0;
      for(int i=1; i<n; ++i){
          k[i] = min(k[a2]*2,min(k[a3]*3,k[a5]*5));
          if(k[i] == k[a2]*2) a2++; 
          if(k[i] == k[a3]*3) a3++;
          if(k[i] == k[a5]*5) a5++;
      }
      return k[n-1];
    }
};

代码的复杂度是O(n),运行时间如下:
运行时间

在计算机科学中,丑数是一个非常有趣的算法问题,它能够帮助我们练习和理解动态规划和最小堆等概念。推荐你阅读《剑指Offer:丑数(Python)》,这份资料详细讲解了丑数问题的解题思路和Python实现方法,非常适合希望提升算法能力的读者。 参考资源链接:[剑指Offer:丑数(Python)](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/64530762fcc539136803da9f?spm=1055.2569.3001.10343) 丑数问题的核心是找出只包含质因子2、3和5的数列,并按照从小到大的顺序输出第N个丑数。我们可以通过动态规划的方法来解决这个问题。动态规划方法的核心在于维护三个指针,分别代表乘以2、乘以3和乘以5时的索引,然后每次取这三个指针指向的值与当前最大丑数相乘的结果中的最小值作为下一个丑数,同时更新对应的索引指针。这种方法避免了重复计算,可以有效地求解出第N个丑数。 下面是一个Python函数的实现示例,它使用了动态规划的方法来找出第N个丑数: ```python def nthUglyNumber(n): if n <= 0: return 0 ugly_numbers = [1] * n index2, index3, index5 = 0, 0, 0 for i in range(1, n): next_ugly = min(ugly_numbers[index2] * 2, ugly_numbers[index3] * 3, ugly_numbers[index5] * 5) ugly_numbers[i] = next_ugly if next_ugly == ugly_numbers[index2] * 2: index2 += 1 if next_ugly == ugly_numbers[index3] * 3: index3 += 1 if next_ugly == ugly_numbers[index5] * 5: index5 += 1 return ugly_numbers[-1] # 使用函数获取第N个丑数 print(nthUglyNumber(10)) ``` 通过上述代码,我们可以找到第N个丑数。在学习过程中,如果遇到更多与动态规划、算法设计和优化相关的问题,建议继续查阅《剑指Offer:丑数(Python)》,这不仅会帮助你巩固当前的知识点,还能拓展你的算法视野,让你在技术学习的道路上更加深入。 参考资源链接:[剑指Offer:丑数(Python)](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/64530762fcc539136803da9f?spm=1055.2569.3001.10343)
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