题目描述
这是 LeetCode 上的 319. 灯泡开关 ,难度为 中等。
Tag : 「数学」
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:
数学
这是一道经典的数论题。
整理一下题意:第 轮改变所有编号为 的倍数的灯泡的状态(其中灯泡编号从 开始)。
一个编号为 的灯泡经过 轮后处于打开状态的充要条件为「该灯泡被切换状态次数为奇数次」。
同时,一个灯泡切换状态的次数为其约数的个数(去重)。
于是问题转换为:在 内有多少个数,其约数的个数为奇数。这些约数个数为奇数的灯泡就是最后亮着的灯泡。
又根据「约数」的定义,我们知道如果某个数 为 的约数,那么 亦为 的约数,即「约数」总是成对出现,那么某个数的约数个数为奇数,意味着某个约数在分解过程中出现了 次,且必然重复出现在同一次拆解中,即 ,即有 为完全平方数(反之亦然)。
问题最终转换为:在 中完全平方数的个数为多少。
根据数论推论, 中完全平方数的个数为 ,即最后亮着的灯泡数量为 。
代码:
class Solution {
public int bulbSwitch(int n) {
return (int)Math.sqrt(n);
}
}
- 时间复杂度:
- 空间复杂度:
最后
这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.319
篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先把所有不带锁的题目刷完。
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