leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(1)

技术提高是一个循序渐进的过程,所以我讲的leetcode算法题从最简单的level开始写的,然后到中级难度,最后到hard难度全部完。目前我选择C语言,Python和Java作为实现语言,因为这三种语言还是比较典型的。由于篇幅和精力有限,其他语言的实现有兴趣的朋友请自己尝试。

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LeetCode 1175. 质数排列(Prime Arrangements)

问题描述:

返回数字[1, n]的排列数,使得,质数在质数索引上(索引从1开始)(一个整数是质数是指,当且仅当它大于1,并且不能写成两个小于它的正整数的乘积。)因为排列数可能非常的大,所以请将排列数与1000000007的模作为结果返回。

注:

1 <= n <= 100;

示例:

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(2)

C语言实现:

这道题实际上就是一个关于排列组合的数学问题。

首先,如果n给定,那么区间[1,n]内的质数和非质数就都确定了。

关于质数的问题,题目对n做了限制,n最大为100,所以我个人认为不用实现算法来找质数,100以内的质数只有25个,我们可以直接写出来:

2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,79,83,89,97

为了减少查找开销,我的实现牺牲一点存储空间。我们定义一个长度是101的数组arr,对于每个arr[i],表示的是[0,i]间的所有质数的个数。这样我们就可以通过arr[n]知道,区间[1,n]间有多少个质数了。

然后我们开始计算排列数。我们将之分成两个步骤:

  1. 假设有a个质数,那么这a个质数就有相应的a个质数下标与之对应,则,将这a个质数放入a个质数下标中就有a!中不同的顺序;
  2. 同样的存在n-a个非质数,有n-a个下标与之对应,那么放置它们有(n-a)!种不同的顺序;

显然以上两个步骤是要同时发生的,所以总的排列数是:a!*(n-a)!。

剩下的就是关于这个结果的计算。

随着n的取值递增,这个数会迅速变的非常大。对于计算阶层的每一个乘法步骤,都有可能会导致数值溢出。所以我们除了按照题目的要求在每步乘法步骤中做模运算以外,我们还要首先将返回变量的类型设置为long,因为取模是在乘法运算出结果后再进行的,所以不能让乘法运算出现数值溢出问题。

详细代码如下:

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(3)

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(4)

Java语言实现:

Java 的实现和C语言的实现一致,不再撰述。

代码如下:

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(5)

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(6)

Python语言实现:

Python 的实现和C语言的实现一致,不再撰述。

代码如下:

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(7)

leetcode算法第105题(LeetCode基础算法题第163篇)(8)


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