每天一道剑指offer-丑数

前言

今天的题目
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https://github.com/gzc426
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题目

每天一道剑指offer-丑数
来源：
https://www.nowcoder.com/practice/6aa9e04fc3794f68acf8778237ba065b?tpId=13&tqId=11186&tPage=2&rp=2&ru=/ta/coding-interviews&qru=/ta/coding-interviews/question-ranking

题目详述

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，因为它包含质因子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。

思路

 
链接：https://www.nowcoder.com/questionTerminal/6aa9e04fc3794f68acf8778237ba065b


通俗易懂的解释：
首先从丑数的定义我们知道，一个丑数的因子只有2,3,5，那么丑数p = 2 ^ x * 3 ^ y * 5 ^ z，换句话说一个丑数一定由另一个丑数乘以2或者乘以3或者乘以5得到，那么我们从1开始乘以2,3,5，就得到2,3,5三个丑数，在从这三个丑数出发乘以2,3,5就得到4，6,10,6，9,15,10,15,25九个丑数，我们发现这种方法会得到重复的丑数，而且我们题目要求第N个丑数，这样的方法得到的丑数也是无序的。那么我们可以维护三个队列：
（1）丑数数组： 1
乘以2的队列：2
乘以3的队列：3
乘以5的队列：5
选择三个队列头最小的数2加入丑数数组，同时将该最小的数乘以2,3,5放入三个队列；
（2）丑数数组：1,2
乘以2的队列：4
乘以3的队列：3，6
乘以5的队列：5，10
选择三个队列头最小的数3加入丑数数组，同时将该最小的数乘以2,3,5放入三个队列；
（3）丑数数组：1,2,3
乘以2的队列：4,6
乘以3的队列：6,9
乘以5的队列：5,10,15
选择三个队列头里最小的数4加入丑数数组，同时将该最小的数乘以2,3,5放入三个队列；
（4）丑数数组：1,2,3,4
乘以2的队列：6，8
乘以3的队列：6,9,12
乘以5的队列：5,10,15,20
选择三个队列头里最小的数5加入丑数数组，同时将该最小的数乘以2,3,5放入三个队列；
（5）丑数数组：1,2,3,4,5
乘以2的队列：6,8,10，
乘以3的队列：6,9,12,15
乘以5的队列：10,15,20,25
选择三个队列头里最小的数6加入丑数数组，但我们发现，有两个队列头都为6，所以我们弹出两个队列头，同时将12,18,30放入三个队列；
……………………
疑问：
1.为什么分三个队列？
丑数数组里的数一定是有序的，因为我们是从丑数数组里的数乘以2,3,5选出的最小数，一定比以前未乘以2,3,5大，同时对于三个队列内部，按先后顺序乘以2,3,5分别放入，所以同一个队列内部也是有序的；
2.为什么比较三个队列头部最小的数放入丑数数组？
因为三个队列是有序的，所以取出三个头中最小的，等同于找到了三个队列所有数中最小的。
实现思路：
我们没有必要维护三个队列，只需要记录三个指针显示到达哪一步；“|”表示指针,arr表示丑数数组；
（1）1
|2
|3
|5
目前指针指向0,0,0，队列头arr[0] * 2 = 2,  arr[0] * 3 = 3,  arr[0] * 5 = 5
（2）1 2
2 |4
|3 6
|5 10
目前指针指向1,0,0，队列头arr[1] * 2 = 4,  arr[0] * 3 = 3, arr[0] * 5 = 5
（3）1 2 3
2| 4 6
3 |6 9
|5 10 15
目前指针指向1,1,0，队列头arr[1] * 2 = 4,  arr[1] * 3 = 6, arr[0] * 5 = 5
………………
 

题目详解

 
import java.util.*;
public class Solution {
    public int GetUglyNumber_Solution(int index) {
        if(index <= 0)
            return 0;
        if(index == 1)
            return 1;
        ArrayList<Integer> resultList = new ArrayList<>();
        resultList.add(1);
        int index2=0,index3=0,index5=0;
        int count = 1;
        while(count < index)
        {
            int next = min(resultList.get(index2)*2,resultList.get(index3)*3,resultList.get(index5)*5);
            resultList.add(next);
            count++;
            while(resultList.get(index2)*2 <= next)
                index2++;//每次都往后进行更新，找到当前如果因子为2最大的index2
            while(resultList.get(index3)*3 <= next)
                index3++;//同理
            while(resultList.get(index5)*5 <= next)
                index5++;//同理
        }
        return resultList.get(index-1);
    }
    public int min(int a,int b,int c)
    {
        int temp = (a<b)?a:b;
        return (temp<c)?temp:c;
    }
}
 

结束语

作者乔戈里亲历2019秋招，哈工大计算机本硕，百度java工程师，欢迎大家关注我的微信公众号：程序员乔戈里，公众号有3T编程资源，以及我和我朋友（百度C++工程师）在秋招期间整理的近200M的面试必考的java与C++面经，并有每天一道leetcode打卡群与技术交流群，欢迎关注。