Write a program to find the nth super ugly number.

Super ugly numbers are positive numbers whose all prime factors are in the given prime list primes of size k.

Example:

Input: n = 12, primes = [2,7,13,19]
Output: 32
Explanation: [1,2,4,7,8,13,14,16,19,26,28,32] is the sequence of the first 12
super ugly numbers given primes = [2,7,13,19] of size 4.

Note:

  • 1 is a super ugly number for any given primes.
  • The given numbers in primes are in ascending order.
  • 0 < k ≤ 100, 0 < n ≤ 106, 0 < primes[i] < 1000.
  • The nth super ugly number is guaranteed to fit in a 32-bit signed integer.

264. Ugly Number II 的拓展,还是找出第n个丑陋数,但质数集合不在只是2,3,5,而是可以任意给定。难度增加了,但本质上和Ugly Number II 没有什么区别,由于不知道质数的个数,可以用一个idx数组来保存当前的位置,然后从每个子链中取出一个数,找出其中最小值,然后更新idx数组对应位置,注意有可能最小值不止一个,要更新所有最小值的位置。

解题思路:
要使得super ugly number不漏掉,那么需要使用每个因子去乘以其对应的“第一个”丑数。那么何为对应的“第一个”丑数?

首先,利用ugly[]数组来保存所有的超级丑数,ugly[i]表示第i+1个超级丑数;

接着利用pointer[]数组来表示每个因子对应的“第一个”丑数的下标。pointer数组长度当然需要和primes长度一致,且初始化为0,代表着每个因子对应的“第一个”丑数都是ugly[0];

接下来我们以primes[2,7,13,19],pointer[0,0,0,0],ugly[0]=1作为初始条件往下看:

遍历primes数组,用每个因子都乘以其对应的第一个丑数,即ugly[0]=1,可以发现1x2=2是最小值,故ugly[1]=2;但要注意,此时的pointer数组发生了变化:

由于当前产生的丑数2是由2这个因子乘以它的对应“第一个”丑数得到的,因此需要将pointer[0]加一。pointer[0]是2这个因子对应的“第一个”丑数的下标,因为当前已经使用了2x1,如果不更新,则下一轮还是会用2这个因子去乘以第一个丑数(ugly[0]).将其更新后,则意味着2这个因子对应的第一个丑数已经改变了,变成了ugly[1].而其他三个对应的“第一个”丑数还是ugly[0]。

我们接着看下一轮:2x2【即ugly[pointer[1]]x2】,1x7,1x13,1x19,发现还是2这个因子得到的数最小,故更新:ugly[2]=2x2=4,pointer[0]=2;

下一轮:4x2,1x7,1x13,1x19,可以发现当前这一轮最小值是7,且由因子7产生,故更新:ugly[3]=7,pointer[1]=1;

以此类推....
如果更新过程中,出现最小值不止一个的话,则其对应的pointer的值都需要增加1。

Java:

public int nthSuperUglyNumber(int n, int[] primes) {
int[] ugly = new int[n+1];
ugly[0]=1;
int[] pointer = new int[primes.length];
for(int i=1;i<n;i++) {
int min=Integer.MAX_VALUE;
int minIndex = 0;
for(int j=0;j<primes.length;j++) {
if(ugly[pointer[j]]*primes[j]<min) {
min=ugly[pointer[j]]*primes[j];
minIndex = j;
}else if(ugly[pointer[j]]*primes[j]==min) {
pointer[j]++;
}
}
ugly[i]=min;
pointer[minIndex]++;
}
return ugly[n-1];
}

Java:1

public int nthSuperUglyNumberI(int n, int[] primes) {
int[] ugly = new int[n];
int[] idx = new int[primes.length]; ugly[0] = 1;
for (int i = 1; i < n; i++) {
//find next
ugly[i] = Integer.MAX_VALUE;
for (int j = 0; j < primes.length; j++)
ugly[i] = Math.min(ugly[i], primes[j] * ugly[idx[j]]); //slip duplicate
for (int j = 0; j < primes.length; j++) {
while (primes[j] * ugly[idx[j]] <= ugly[i]) idx[j]++;
}
} return ugly[n - 1];
}

Java:2

public int nthSuperUglyNumber(int n, int[] primes) {
int[] ugly = new int[n];
int[] idx = new int[primes.length];
int[] val = new int[primes.length];
Arrays.fill(val, 1); int next = 1;
for (int i = 0; i < n; i++) {
ugly[i] = next; next = Integer.MAX_VALUE;
for (int j = 0; j < primes.length; j++) {
//skip duplicate and avoid extra multiplication
if (val[j] == ugly[i]) val[j] = ugly[idx[j]++] * primes[j];
//find next ugly number
next = Math.min(next, val[j]);
}
} return ugly[n - 1];
}

Java: 3 index heap 

public int nthSuperUglyNumberHeap(int n, int[] primes) {
int[] ugly = new int[n]; PriorityQueue<Num> pq = new PriorityQueue<>();
for (int i = 0; i < primes.length; i++) pq.add(new Num(primes[i], 1, primes[i]));
ugly[0] = 1; for (int i = 1; i < n; i++) {
ugly[i] = pq.peek().val;
while (pq.peek().val == ugly[i]) {
Num nxt = pq.poll();
pq.add(new Num(nxt.p * ugly[nxt.idx], nxt.idx + 1, nxt.p));
}
} return ugly[n - 1];
} private class Num implements Comparable<Num> {
int val;
int idx;
int p; public Num(int val, int idx, int p) {
this.val = val;
this.idx = idx;
this.p = p;
} @Override
public int compareTo(Num that) {
return this.val - that.val;
}
} 

Python:

def nthSuperUglyNumber(self, n, primes):
ugly = [1]
pointers = [0]*len(primes) for i in range(1,n):
minu = float("inf")
minIndex = 0
for j in range(len(primes)):
if primes[j] * ugly[pointers[j]] < minu:
minu = primes[j] * ugly[pointers[j]]
minIndex = j
elif primes[j] * ugly[pointers[j]] == minu:
pointers[j] += 1
ugly.append(minu)
pointers[minIndex] += 1
return ugly[-1]  

Python:

# Heap solution. (620ms)
class Solution(object):
def nthSuperUglyNumber(self, n, primes):
"""
:type n: int
:type primes: List[int]
:rtype: int
"""
heap, uglies, idx, ugly_by_last_prime = [], [0] * n, [0] * len(primes), [0] * n
uglies[0] = 1 for k, p in enumerate(primes):
heapq.heappush(heap, (p, k)) for i in xrange(1, n):
uglies[i], k = heapq.heappop(heap)
ugly_by_last_prime[i] = k
idx[k] += 1
while ugly_by_last_prime[idx[k]] > k:
idx[k] += 1
heapq.heappush(heap, (primes[k] * uglies[idx[k]], k)) return uglies[-1]

Python:

# Time:  O(n * k)
# Space: O(n + k)
# Hash solution. (932ms)
class Solution2(object):
def nthSuperUglyNumber(self, n, primes):
"""
:type n: int
:type primes: List[int]
:rtype: int
"""
uglies, idx, heap, ugly_set = [0] * n, [0] * len(primes), [], set([1])
uglies[0] = 1 for k, p in enumerate(primes):
heapq.heappush(heap, (p, k))
ugly_set.add(p) for i in xrange(1, n):
uglies[i], k = heapq.heappop(heap)
while (primes[k] * uglies[idx[k]]) in ugly_set:
idx[k] += 1
heapq.heappush(heap, (primes[k] * uglies[idx[k]], k))
ugly_set.add(primes[k] * uglies[idx[k]]) return uglies[-1]

Python:  

# Time:  O(n * logk) ~ O(n * klogk)
# Space: O(n + k)
class Solution3(object):
def nthSuperUglyNumber(self, n, primes):
"""
:type n: int
:type primes: List[int]
:rtype: int
"""
uglies, idx, heap = [1], [0] * len(primes), []
for k, p in enumerate(primes):
heapq.heappush(heap, (p, k)) for i in xrange(1, n):
min_val, k = heap[0]
uglies += [min_val] while heap[0][0] == min_val: # worst time: O(klogk)
min_val, k = heapq.heappop(heap)
idx[k] += 1
heapq.heappush(heap, (primes[k] * uglies[idx[k]], k)) return uglies[-1]    

C++:

class Solution {
public:
int nthSuperUglyNumber(int n, vector<int>& primes) {
vector<int> res(1, 1), idx(primes.size(), 0);
while (res.size() < n) {
vector<int> tmp;
int mn = INT_MAX;
for (int i = 0; i < primes.size(); ++i) {
tmp.push_back(res[idx[i]] * primes[i]);
}
for (int i = 0; i < primes.size(); ++i) {
mn = min(mn, tmp[i]);
}
for (int i = 0; i < primes.size(); ++i) {
if (mn == tmp[i]) ++idx[i];
}
res.push_back(mn);
}
return res.back();
}
};

C++:  

class Solution {
public:
int nthSuperUglyNumber(int n, vector<int>& primes) {
vector<int> dp(n, 1), idx(primes.size(), 0);
for (int i = 1; i < n; ++i) {
dp[i] = INT_MAX;
for (int j = 0; j < primes.size(); ++j) {
dp[i] = min(dp[i], dp[idx[j]] * primes[j]);
}
for (int j = 0; j < primes.size(); ++j) {
if (dp[i] == dp[idx[j]] * primes[j]) {
++idx[j];
}
}
}
return dp.back();
}
};

  

类似题目:

[LeetCode] 263. Ugly Number 丑陋数

[LeetCode] 264. Ugly Number II 丑陋数 II

All LeetCode Questions List 题目汇总

[LeetCode] 313. Super Ugly Number 超级丑陋数的更多相关文章

  1. [LeetCode]313. Super Ugly Number超级丑数,丑数系列看这一道就行了

    丑数系列的题看这一道就可以了 /* 和ugly number2差不多,不过这次的质因子多了,所以用数组来表示质因子的target坐标 target坐标指的是这个质因子此次要乘的前任丑数是谁 */ pu ...

  2. [LeetCode] Super Ugly Number 超级丑陋数

    Write a program to find the nth super ugly number. Super ugly numbers are positive numbers whose all ...

  3. [LintCode] Super Ugly Number 超级丑陋数

    Write a program to find the nth super ugly number. Super ugly numbers are positive numbers whose all ...

  4. 313 Super Ugly Number 超级丑数

    编写一段程序来寻找第 n 个超级丑数.超级丑数是指其所有质因数都在长度为k的质数列表primes中的正整数.例如,[1, 2, 4, 7, 8, 13, 14, 16, 19, 26, 28, 32] ...

  5. Leetcode 313. super ugly number

    Write a program to find the nth super ugly number. Super ugly numbers are positive numbers whose all ...

  6. [LeetCode] 264. Ugly Number II 丑陋数 II

    Write a program to find the n-th ugly number. Ugly numbers are positive numbers whose prime factors ...

  7. leetcode 263. Ugly Number 、264. Ugly Number II 、313. Super Ugly Number 、204. Count Primes

    263. Ugly Number 注意:1.小于等于0都不属于丑数 2.while循环的判断不是num >= 0, 而是能被2 .3.5整除,即能被整除才去除这些数 class Solution ...

  8. [LeetCode] Ugly Number II 丑陋数之二

    Write a program to find the n-th ugly number. Ugly numbers are positive numbers whose prime factors ...

  9. [LeetCode] 264. Ugly Number II 丑陋数之二

    Write a program to find the n-th ugly number. Ugly numbers are positive numbers whose prime factors ...

随机推荐

  1. Linux的rwx

  2. Codeforecs H. Subsegments

    思路: 刚开始: 利用map来统计长度为k的一段上的数字及其出现次数,不断更新区段位置,减去退出区段的数字的出现次数,加上新出现的数字及其出现次数,每次都从后向前遍历一遍map,如果遇到一个数且出现次 ...

  3. 《基于 Web Service 的学分制教务管理系统的研究与实现》论文笔记(十一)

    标题:基于 Web Service 的学分制教务管理系统的研究与实现 一.基本内容 时间:2014 来源:苏州大学 关键词:: 教务管理系统 学分制 Web Service 二.研究内容 1.教务管理 ...

  4. Ranger安装部署

    1. 概述 Apache Ranger是大数据领域的一个集中式安全管理框架,目的是通过制定策略(policies)实现对Hadoop组件的集中式安全管理.用户可以通过Ranger实现对集群中数据的安全 ...

  5. 自定义express中间件

    const http = require('http') class LikeExpress { constructor() { this.middleList = [] this.routes = ...

  6. Idea中,项目文件右键菜单没有svn选项处理办法

    问题描述 IntelliJ IDEA打开带SVN信息的项目,在项目文件上点击右键,菜单中没有Subversion的功能项,如下图: 解决办法 点击菜单:VCS -> Enabled Versio ...

  7. fitnesse wiki界面设置变量

    有时候我们可能多组测试数据会到同一个值,这样我们就可以设置一个变量,修改时只需要修改一个地方即可,而不需要对每组测试数据的这列数据进行修改 如下图: (1)定义变量:!define A {10}  , ...

  8. Boosting and AdaBoost

    Boosting是一种从一些弱分类器中创建一个强分类器的集成技术(提升算法). 它先由训练数据构建一个模型,然后创建第二个模型来尝试纠正第一个模型的错误.不断添加模型,直到训练集完美预测或已经添加到数 ...

  9. Why We Changed YugaByte DB Licensing to 100% Open Source

    转自:https://blog.yugabyte.com/why-we-changed-yugabyte-db-licensing-to-100-open-source/ 主要说明了YugaByte ...

  10. Doors Breaking and Repairing

    题目链接:Doors Breaking and Repairing 题目大意:有n个门,先手攻击力为x(摧毁),后手恢复力为y(恢复),输入每个门的初始“生命值”,当把门的生命值攻为0时,就无法恢复了 ...