[小玄的刷题日记]《LeetCode零基础指南》(第3讲) 循环

简介: [小玄的刷题日记]《LeetCode零基础指南》(第3讲) 循环

求1~n的连加之和1.png

求n的连加之和,有以下思路

1,常规思路

intsum = 0;
inti = 1;
for(i = 1;i <= n;i++)
sum += i;
returnsum;

使用for循环完成连加操作

2,公式法

2.png

intsumNums(intn){
return (1 + n) * n / 2;
}

使用前n项和的求和公式 n * (n + 1) / 2;

3,递归方法

以逻辑运算符&&为例,对于 A && B这个表达式,如果A的返回值为 False ,此时不会去执行表达式B。

利用这个特性,我们可以将判断是否为递归的出口看做 A && B 中的 A  部分,递归的主体函数看成是 B 部分。如果不是递归出口,则返回 True ,并继续执行表达式的 B部分,否则递归结束。 3.png

intsumNums(intn){
n && (n += sumNums(n-1));
returnn;
}

4,快速乘

考虑 A 和 B 两数相乘的时候我们将利用加法和位运算来模拟,其实就是将 B 二进制展开,如果 B 的二进制下表示第 i 位为 1,那这一位对最后结果的贡献就是 A * ( 1 << i) ,即 A << i

我们遍历 B 二进制下展开的每一位,将所以贡献累加起来就是 最后的答案,这个方法也被称为 【俄罗斯农民乘法】。经常被用于两数相乘取模的场景,感兴趣的读者可以自行去了解一下。

相关代码实现:

intquickMulti(intA ,intB)
{
intans = 0;
for(; B ;B >> 1)
    {
if(B & 1)   ans += A;
A << 1;
    }
returnans;
}

我们可以利用这个方法来拆位取模计算,保证每次运算都在数据范围内。


由数列求和公式我们可知 : (n + 1) * n / 2


等价于 n (n + 1) >> 1


我们可以将两个数相乘用加法和位运算来实现,但是还是需要循环语句,由于题目所给的范围是【1 , 10000】,即二进制展开不会超过14位,所以我们可以自己手动展开 。

classSolution {
public:
intsumNums(intn) {
intans = 0, A = n, B = n + 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
        (B & 1) && (ans += A);
A <<= 1;
B >>= 1;
returnans >> 1;
    }
};

231. 2 的幂 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)

4.png

方法一,穷举法

使用for循环进行判断

boolisPowerOfTwo(intn){
inti;
unsignedintk = 1;
if(n < 0)
returnfalse;
if(n == 1)
returntrue;
for(i = 1;i <= 31;i++)
    {
k *= 2;
if(k == n)
returntrue;
    } 
returnfalse;
}

方法二5.png

boolisPowerOfTwo(intn){
if(n == 0)
returnfalse;
intx = (int)(log2(n) / log2(2) + 1e-8);
returnfabs(n-pow(2,x)) < 1e-8;    
}

将原式进行对数运算,得到如上结果,进行浮点数判断

方法三,二进制表示

一个数n是2的幂,当且仅当n是正整数,并且n的二进制表示中仅含一个1

我们可以考虑使用位运算,将n的二进制中表示最低位的那个1提取出来,再判断剩下的数是否为0即可

(1),n & (n - 1)== 0

(2),n & ( -n ) == n

14.png

boolisPowerOfTwo(intn){
returnn > 0 && (n & (n-1)) == 0;
}

231. 2 的幂 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)13.png

方法一

类比上面的二次幂,可以使用穷举法

方法二12.png

对原式进行数学运算,然后进行浮点数精度判断

boolisPowerOfThree(intn){
if(n == 0)
returnfalse;
intx = (int)(log(n) / log(3) + 1e-8);
returnfabs(n-pow(3,x)) < 1e-8; 
}

342. 4的幂 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)

如果一个数是4的幂,也一定是2的幂11.png

1492. n 的第 k 个因子 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)9.png

方法一,枚举法

intkthFactor(intn, intk){
inti = 0;
for(i = 1;i <= n;i++)
        {
if(n % i == 0)
k--;
if(k == 0)
returni;
        }
return-1;
}

367. 有效的完全平方数 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)8.png

方法一,使用函数进行判断 15.png

#include <math.h>
boolisPerfectSquare(intnum){
if(sqrt(num) == (int)sqrt(num))
returntrue;
returnfalse;
}

方法二:暴力枚举16.png

boolisPerfectSquare(intnum){
longx = 1,square = 1;
while(square <= num)
    {
if(square == num)
returntrue;
        ++x;
square = x * x;
    }
returnfalse;
}

方法三:二分查找

考虑使用二分查找来优化搜索过程。因为num是正整数,所以若 x * x = num ,则 x 一定满足

1 《   x  《  num所以我们将1 和 num 作为 二分查找搜索区间的初始边界。

细节

因为我们在移动左侧边界left和右侧边界right时,新的搜索区间的边界始终是我们没有搜索过的,所以当 left == right 时,我们还需要检查 mid = (right + left ) /   2

boolisPerfectSquare(intnum){
intleft = 0,right = num;
while(left <= right)
    {
intmid = (right + left) / 2;
longsquare = (long) mid * mid;
if(square < num)
        {
left = mid + 1;
        }
elseif(square > num)
        {
right = mid-1;
        }
elsereturntrue;
    }
returnfalse;
}

17.png


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