問題描述
Ugly number is a number that only have factors 3, 5 and 7.
Design an algorithm to find the Kth ugly number. The first 5 ugly numbers are 3, 5, 7, 9, 15 …
問題分析
這個題,有多種方法求解,常見的是有輔助數據結構,比如priority_queue,或是常說的最大最小堆也可。
解法一:時間複雜度O(k log k),空間複雜度O(k)
- 使用priority_queue模擬最小堆:
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> >
. 從中取出最小的 ugly number , 然後該 ugly number 分別乘以3, 5, 7 然後又放進priority_queue
中 - 如果上述過程中,將乘以3,5,7之後的數直接放入
priority_queue
將可能導致重複放入的問題,比如:當取出 9, 然後放入27, 45, 63,。後面當取出 21 時,放入 63, 105, 147,這裏就重複放入 63 了。因此需要用個unordered_set<int>
來 mark 哪些元素已經放入過了。
時間複雜度分析:共 k 個元素,每次取出一個元素時,都需要對堆進行操作,時間複雜度爲 O(k),因此時間複雜度爲 O(k log k).
解法二:時間複雜度 O(k),空間複雜度O(k)
- 使用 primes 數組來記錄前 k 個ugly_number。在生成 primes 數組時,新增入的元素,肯定是該 primes 數組中前面某些元素乘以3,或是乘以5,或是乘以7的結果,且是最小的。依據此思想,可以構建如下的代碼
class Solution {
public:
/*
* @param k: The number k.
* @return: The kth prime number as description.
*/
long long kthPrimeNumber(int k) {
// write your code here
vector<long long> primes(k+1);
primes[0] = 1;
int i3 = 0, i5 = 0, i7 = 0;
for (int i = 1; i <= k; i++) {
long long nextPrime = min( min(primes[i3]*3, primes[i5]*5), primes[i7]*7 );
if (nextPrime == primes[i3]*3) i3++;
if (nextPrime == primes[i5]*5) i5++;
if (nextPrime == primes[i7]*7) i7++;
primes[i] = nextPrime;
}
return primes[k];
}
};
複雜度分析:現在只需要進行 k 次操作,每次操作耗時是 O(1),因此總的時間複雜度是 O(k),而總的時間複雜度是 O(k)。