问题描述
小S在学习素数因子的分解,她希望在[1,n]的范围内,找到一些连续的自然数,这些数的乘积最多包含k个不同的素因子。你的任务是帮助小S找到可以取的连续自然数的最大长度。
连续的自然数指的是不能重复且相邻数的差为1的一组正整数,例如 [2, 3, 4, 5] 和 [5, 6, 7] 都是连续的取数。
思路分析:
我们可以使用滑动窗口的方法来解决这个问题。从区间的起始位置开始,逐步扩大窗口,同时记录窗口内数字乘积的不同素因子个数。当不同素因子个数超过给定的 k 时,就缩小窗口,直到不同素因子个数再次满足条件或者窗口不能再缩小为止。在这个过程中,不断更新所能找到的连续自然数的最大长度。
计算素因子:需要一个方法用于计算一个数的不同素因子的个数。它通过从最小的素数 2 开始,不断地分解该数,将找到的素因子添加到一个集合中,最后返回集合的大小,即不同素因子的个数。
滑动窗口:通过不断移动右指针扩大窗口,计算窗口内数字乘积的不同素因子个数。当个数超过 k 时,移动左指针缩小窗口,直到个数满足条件。在每次满足条件时,更新所能找到的最大长度 max_len。最后返回这个最大长度作为结果。
代码:
import math
def distinct_prime_factors(n):
factors = set()
while n % 2 == 0:
factors.add(2)
n //= 2
for i in range(3, int(math.sqrt(n)) + 1, 2):
while n % i == 0:
factors.add(i)
n //= i
if n > 2:
factors.add(n)
return len(factors)
def solution(n: int, k: int) -> int:
# write code here
left, right = 0, 0
product = 1
max_len = 0
distinct_factors_count = 0
while right < n:
right += 1
product *= right
distinct_factors_count = distinct_prime_factors(product)
while distinct_factors_count > k and left < right:
product //= left + 1
left += 1
distinct_factors_count = distinct_prime_factors(product)
if distinct_factors_count <= k:
max_len = max(max_len, right - left)
return max_len
时间复杂度:
-
distinct_prime_factors函数:在计算一个数n的不同素因子个数时,对于每个素数p(从2开始,每次增加2检查奇数是否为素数),最多需要检查到 。 -
max_length函数:max_length函数通过滑动窗口遍历区间[1, n]。右指针right从0开始,每次增加1,最多会移动到n,所以右指针移动的次数最多是n次。- 对于每次右指针移动后的窗口内的数的乘积,需要调用
distinct_prime_factors函数来计算其不同素因子个数。如前面所分析,distinct_prime_factors函数时间复杂度为 ,这里m是窗口内数的乘积,在最坏情况下,m可能接近n!(当窗口包含了从1到n的所有数时),但实际上它的增长速度比n!慢很多,我们可以大致认为m的量级与n的某个多项式相关,所以每次调用distinct_prime_factors函数的时间复杂度可以近似 。(感觉不太对劲) - 左指针
left也会随着窗口的调整而移动,最多也会移动n次(虽然实际上左指针移动次数通常会小于n次,但在分析最坏情况时按最多移动n次考虑)。 - 综合来看,
max_length函数中最主要的操作是右指针和左指针的移动以及每次移动后调用distinct_prime_factors函数,右指针移动n次,每次移动后调用distinct_prime_factors函数的时间复杂度近似为,左指针最多移动n次,所以整体时间复杂度大致为 ,即。
不知道怎么分析了(。。。)
空间复杂度:
一个数的素因子放在factor集合里,空间复杂度。应该可以更小,设计到数论