1201. Ugly Number III

  • 问题描述

LeetCode的第1201道题目,题目如下:

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

Ugly numbers are positive integers which are divisible by a or b or c.

  • 解决方案

注意这道题目与Ugly Number II的区别,Ugly Number II中的“丑数”的因数完全由给定的组成,可以用动态规划来解,可以参考这篇博文Ugly Number II.

而Ugly Number III中的“丑数”是指只要某个数可以被给定的数整除即可,可以包含其他因数。求解思路分两步,第一步,完成给定任意一个整数n,计算出1-n中有多少个数是丑数,时间复杂度是O(1)级别;第二步,利用二分查找进行搜索,不难得出正确答案。代码如下:

 public static int nthUglyNumber(int n, int a, int b, int c) {
        int res = 0;
        int high = n * a;
        int low = a;
        while(low <= high){
            int mid = low + (high - low) / 2;
            if(countNthUglyNumber(mid,a,b,c) > n)
                high = mid - 1 ;
            else if(countNthUglyNumber(mid,a,b,c) < n){
                low = mid + 1;
            }
            else{
                if(countNthUglyNumber(mid - 1,a,b,c) < n)
                    return mid;
                else
                    high = mid - 1;
            }
        }
        return res;
    }

    /**
     * 给定n和a,b,c,找到n以内中因数包含a,b,c的个数
     * @param n
     * @param a
     * @param b
     * @param c
     * @return
     */
    public static long countNthUglyNumber(int n, int a, int b, int c) {
        long res = 0;
        long ab = get_lcm(a,b);
        long ac = get_lcm(a,c);
        long bc = get_lcm(b,c);
        long abc = get_lcm(ab,c);
        System.out.println(abc);
        res = n / a + n / b - n / ab + n / c  - n/ac - n/bc +  n / abc;
        //System.out.println(n + "   " + res + "   " + ab + "   " + abc);
        return res;
    }

    // 最大公约数
    public static long get_gcd(long n1, long n2) {
        long gcd = 0;
        if (n1 < n2) {// 交换n1、n2的值
            n1 = n1 + n2;
            n2 = n1 - n2;
            n1 = n1 - n2;
        }

        if (n1 % n2 == 0) {
            gcd = n2;
        }

        while (n1 % n2 > 0) {
            n1 = n1 % n2;
            if (n1 < n2) {
                n1 = n1 + n2;
                n2 = n1 - n2;
                n1 = n1 - n2;
            }
            if (n1 % n2 == 0) {
                gcd = n2;
            }
        }
        return gcd;

    }

    // 最小公倍数
    public static long get_lcm(long n1, long n2) {
        return n1 * n2 / get_gcd(n1, n2);
    }
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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