【剑指】49.丑数

题目描述

  • 把只包含质因子2、3和5的数称作丑数(Ugly Number)。例如6、8都是丑数,但14不是,因为它包含因子7。 习惯上我们把1当做是第一个丑数。求按从小到大的顺序的第N个丑数。

算法分析

  • 法一:逐个判断每个整数是不是丑数。根据丑数的定义,丑数只能被2,3,5整除,也就是说,如果一个数能被2整除,连续除以2,如果能被3整除,连续除以3,如果能被5整除,连续除以5,如果最后得到1,那么这个数就是丑数,否则就不是;缺点是一个数无论是不是丑数都需要判断,时间复杂度为O(k),k为第N个丑数的大小;
  • 法二:根据丑数的定义,后面的丑数应该是前面丑数的2,3,5的倍数结果,因此我们可以创建一个数组,里面的数字是排好序的丑数,每一个丑数都是前面的丑数乘以2,3,5得到。假设当前数组中最大的丑数为M,我们把已有的每个丑数分别乘以2,3,5(实际上并不需要对每个丑数做乘积,只需每次保存上一次的位置即可),分别得到第一个乘以2后大于M的结果M2,第一个乘以3后大于M的结果M3,第一个乘以5后大于M的结果M5,那么下一个丑数就是M2,M3,M5的最小者。这种方法时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(n)。

提交代码:

class Solution {
public:
	int GetUglyNumber_Solution(int index) {
		if (index < 1)
			return 0;

		if (index == 1)
			return 1;
		
		vector<int> uglyNumbers(index, 1);
		int multiply2 = 0, multiply3 = 0, multiply5 = 0;
		
		for (int i = 1; i < index; ++i)
		{
			int min = minBetween3(2 * uglyNumbers[multiply2], 
				3 * uglyNumbers[multiply3], 5 * uglyNumbers[multiply5]);
			uglyNumbers[i] = min;

			// 去重
			while (2 * uglyNumbers[multiply2] == min)
				++ multiply2;
			while (3 * uglyNumbers[multiply3] == min)
				++multiply3;
			while (5 * uglyNumbers[multiply5] == min)
				++multiply5;
		}

		return uglyNumbers[index - 1];
	}

	int minBetween3(int number1, int number2, int number3)
	{
		int min = number1 < number2 ? number1 : number2;
		return min < number3 ? min : number3;
	}
};

测试代码:

// ====================测试代码====================
void Test(int index, int expected)
{
	Solution s;
	if (s.GetUglyNumber_Solution(index) == expected)
		printf("solution passed\n");
	else
		printf("solution failed\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	Test(1, 1);

	Test(2, 2);
	Test(3, 3);
	Test(4, 4);
	Test(5, 5);
	Test(6, 6);
	Test(7, 8);
	Test(8, 9);
	Test(9, 10);
	Test(10, 12);
	Test(11, 15);

	Test(1500, 859963392);

	Test(0, 0);

	return 0;
}

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