【LeetCode】202. 快乐数

202. 快乐数

难度:简单

题目

编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

「快乐数」 定义为:

  • 对于一个正整数,每一次将该数替换为它每个位置上的数字的平方和。
  • 然后重复这个过程直到这个数变为 1,也可能是 无限循环 但始终变不到 1。
  • 如果这个过程 结果为 1,那么这个数就是快乐数。

如果 n快乐数 就返回 true ;不是,则返回 false

示例 1:

输入:n = 19
输出:true
解释:
12 + 92 = 82
82 + 22 = 68
62 + 82 = 100
12 + 02 + 02 = 1

示例 2:

输入:n = 2
输出:false

提示:

  • 1 <= n <= 23^1 - 1

个人题解

方法一:模拟

一开始想先写出最简单的方式,尝试打表找规律,打表发现没规律0.0

思路:

  1. 本题主要是要解决 无限循环 的问题,用 hashSet 容器存储已经考虑过的数字便可得到,当再次算回容器中数字便表示将会 无限循环,返回 false 即可
class Solution {public boolean isHappy(int n) {HashSet<Integer> set = new HashSet<>();set.add(n);while (n != 1) {int sum = 0;while (n >= 10) {sum += (int) Math.pow(n % 10, 2);n /= 10;}n = sum + n * n;if (set.contains(n)) {return false;}set.add(n);}return true;}
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(log n)
  • 空间复杂度:O(log n)

官方题解

方法一:用哈希集合检测循环

class Solution {private int getNext(int n) {int totalSum = 0;while (n > 0) {int d = n % 10;n = n / 10;totalSum += d * d;}return totalSum;}public boolean isHappy(int n) {Set<Integer> seen = new HashSet<>();while (n != 1 && !seen.contains(n)) {seen.add(n);n = getNext(n);}return n == 1;}
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(log n)
  • 空间复杂度:O(log n)
方法二:快慢指针法

通过反复调用 getNext(n) 得到的链是一个隐式的链表。隐式意味着我们没有实际的链表节点和指针,但数据仍然形成链表结构。起始数字是链表的头 “节点”,链中的所有其他数字都是节点。next 指针是通过调用 getNext(n) 函数获得。

意识到我们实际有个链表,那么这个问题就可以转换为检测一个链表是否有环。因此我们在这里可以使用弗洛伊德循环查找算法。这个算法是两个奔跑选手,一个跑的快,一个跑得慢。在龟兔赛跑的寓言中,跑的慢的称为 “乌龟”,跑得快的称为 “兔子”。

不管乌龟和兔子在循环中从哪里开始,它们最终都会相遇。这是因为兔子每走一步就向乌龟靠近一个节点(在它们的移动方向上)。

我们不是只跟踪链表中的一个值,而是跟踪两个值,称为快跑者和慢跑者。在算法的每一步中,慢速在链表中前进 1 个节点,快跑者前进 2 个节点(对 getNext(n) 函数的嵌套调用。

如果 n 是一个快乐数,即没有循环,那么快跑者最终会比慢跑者先到达数字 1

如果 n 不是一个快乐数,那么最终快跑者和慢跑者将在同一个数字上相遇。

class Solution {public int getNext(int n) {int totalSum = 0;while (n > 0) {int d = n % 10;n = n / 10;totalSum += d * d;}return totalSum;}public boolean isHappy(int n) {int slowRunner = n;int fastRunner = getNext(n);while (fastRunner != 1 && slowRunner != fastRunner) {slowRunner = getNext(slowRunner);fastRunner = getNext(getNext(fastRunner));}return fastRunner == 1;}
}
  • 复杂度分析

    • 时间复杂度:O(log n)
    • 空间复杂度:O(1)

作者:力扣官方题解
链接:https://leetcode.cn/problems/happy-number/solutions/224894/kuai-le-shu-by-leetcode-solution/
来源:力扣(LeetCode)
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