2021.11.15LeetCode每日一题——灯泡开关

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灯泡开关

描述

示例 1

示例 2

示例 3

提示

方法:数学推论


灯泡开关

描述

初始时有 n 个灯泡处于关闭状态。第一轮,你将会打开所有灯泡。接下来的第二轮,你将会每两个灯泡关闭一个。

第三轮,你每三个灯泡就切换一个灯泡的开关(即,打开变关闭,关闭变打开)。

第 i 轮,你每 i 个灯泡就切换一个灯泡的开关。

直到第 n 轮,你只需要切换最后一个灯泡的开关。

找出并返回 n 轮后有多少个亮着的灯泡。

示例 1

输入:n = 3
输出:1 
解释:
初始时, 灯泡状态 [关闭, 关闭, 关闭].
第一轮后, 灯泡状态 [开启, 开启, 开启].
第二轮后, 灯泡状态 [开启, 关闭, 开启].
第三轮后, 灯泡状态 [开启, 关闭, 关闭]. 

你应该返回 1,因为只有一个灯泡还亮着。

示例 2

输入:n = 0
输出:0

示例 3

输入:n = 1
输出:1

提示

  • 0 \le n \le10^9

方法:数学推论

如果我们将所有的灯泡从左到右依次编号为 1,2,⋯,n,那么可以发现:

在第 i 轮时,我们会将所有编号为 i 的倍数的灯泡进行切换。

因此,对于第 k 个灯泡,它被切换的次数恰好就是 k 的约数个数。

  • 如果 k 有偶数个约数,那么最终第 k 个灯泡的状态为
  • 如果 k 有奇数个约数,那么最终第 k 个灯泡的状态为

对于 k 而言,如果它有约数 x,那么一定有约数 k/x,

因此只要当 x^2/k 时,约数都是「成对」出现的。

这就说明,只有当 k 是「完全平方数」时,它才会有奇数个约数,否则一定有偶数个约数。

因此我们只需要找出 1,2,⋯,n 中的完全平方数的个数即可,答案即为 \lfloor \sqrt{n} \rfloor。其中  ⌊⋅⌋ 表示向下取整。

细节:由于 \sqrt{n} 涉及到浮点数运算,为了保证不出现精度问题,我们可以计算 \sqrt{n+0.5}

这样可以保证计算出来的结果向下取整在 32 位整数范围内一定正确。

class Solution {
    public int bulbSwitch(int n) {
        return (int) Math.sqrt(n + 0.5);
    }
}

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