每日算法系列【LeetCode 1006】笨阶乘

简介: 每日算法系列【LeetCode 1006】笨阶乘

题目描述

通常,正整数 n 的阶乘是所有小于或等于 n 的正整数的乘积。例如,factorial(10) = 10 * 9 * 8 * 7 * 6 * 5 * 4 * 3 * 2 * 1

相反,我们设计了一个笨阶乘 clumsy:在整数的递减序列中,我们以一个固定顺序的操作符序列来依次替换原有的乘法操作符:乘法(*),除法(/),加法(+)和减法(-)

例如,clumsy(10) = 10 * 9 / 8 + 7 - 6 * 5 / 4 + 3 - 2 * 1。然而,这些运算仍然使用通常的算术运算顺序:我们在任何加、减步骤之前执行所有的乘法和除法步骤,并且按从左到右处理乘法和除法步骤。

另外,我们使用的除法是地板除法(floor division),所以 10 * 9 / 8 等于 11。这保证结果是一个整数。

实现上面定义的笨函数:给定一个整数 N,它返回 N 的笨阶乘。

示例1

输入:
4
输出:
7
解释:
7 = 4 * 3 / 2 + 1

示例2

输入:
10
输出:
12
解释:
12 = 10 * 9 / 8 + 7 - 6 * 5 / 4 + 3 - 2 * 1

提示


  •  (答案保证符合 32 位整数。)

题解

笨方法我就不写了,按照运算顺序模拟一遍,数量比较少的话,应该也不会超时。

这道题可以用简单的数学计算来优化一下,首先笨阶乘数学形式是下面这样的:

好像看不出什么东西,那么我们先去掉取整符号看看:

所以当  时,取整符号可以直接去掉:

所以我们就讨论  时的情况,笨函数可以写成:

也就是第一个取整( 项)结果是  ,而后面每  项结果是 0 ,最后还剩余不足  项的结果  。

那么  的取值有  种情况:

  • ,也就是最后剩余  项时, 。
  • ,也就是最后剩余  项时, 。
  • ,也就是最后剩余  项时, 。
  • ,也就是最后剩余  项时, 。

但是考虑到取整函数只有在  时才等于  ,也就是最后剩余的项数大于  时才行。那么上面的  种情况的 两种,就要特殊处理一下前一个取整结果:

  • ,也就是最后剩余  项时, 。
  • ,也就是最后剩余  项时, 。
  • ,也就是最后剩余  项时, 。
  • ,也就是最后剩余  项时, 。

综上, 时的结果直接算出来就行了, 时结果就是  。

代码

c++

class Solution {
public:
    int clumsy(int N) {
        int q = N & 3;
        int a[5] = {0, 1, 2, 6, 7};
        int d[4] = {1, 2, 2, -1};
        return N>=5 ? N+d[q] : a[N];
    }
};

python

class Solution:
    def clumsy(self, N: int) -> int:
        q = N & 3
        a = [0, 1, 2, 6, 7]
        d = [1, 2, 2, -1]
        return N+d[q] if N>=5 else a[N]
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