完全平方数
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题目描述
给你一个整数 n
,返回 和为 n
的完全平方数的最少数量 。
完全平方数 是一个整数,其值等于另一个整数的平方;换句话说,其值等于一个整数自乘的积。例如,1
、4
、9
和 16
都是完全平方数,而 3
和 11
不是。
示例 1:
输入:n =12
输出:3 解释:12 = 4 + 4 + 4
示例 2:
输入:n =13
输出:2 解释:13 = 4 + 9
提示:
1 <= n <= 104
代码结果
运行时间: 42 ms, 内存: 0.0 MB
/*
* 思路:
* 使用 Java Streams 来实现动态规划的解决方案。
* 创建一个包含 [1, n] 的范围,并使用 reduce 操作来更新 dp 数组。
* 每次遍历时,我们检查所有可能的完全平方数并更新 dp[i]。
*/
import java.util.stream.IntStream;
public class Solution {
public int numSquares(int n) {
int[] dp = new int[n + 1];
dp[0] = 0;
IntStream.rangeClosed(1, n).forEach(i -> {
dp[i] = IntStream.rangeClosed(1, (int) Math.sqrt(i)).map(j -> dp[i - j * j] + 1).min().orElse(Integer.MAX_VALUE);
});
return dp[n];
}
}
解释
方法:
该题解采用数学推导的方法,利用了四平方和定理:任何一个正整数都可以表示成不超过四个整数的平方之和。首先生成不超过n的完全平方数集合d,然后分四种情况判断:1.如果n本身在d中,则只需要1个数;2.如果n可以表示为d中两个数之和,则需要2个数;3.如果n可以表示为d中三个数之和,则需要3个数;4.根据四平方和定理,剩下的情况只能由4个完全平方数组成。
时间复杂度:
O(n^(3/2))
空间复杂度:
O(sqrt(n))
代码细节讲解
🦆
为什么在生成完全平方数集合时,选择的范围是1至101?如果n很大,比如10000,这个范围是否足够?
▷🦆
在判断n是否可以由d中两个数之和表示时,如果n很大,这种方法的效率如何?是否存在更优化的方式?
▷🦆
你如何证明当n不能由一个、两个或三个完全平方数表示时,一定能由四个平方数表示?是否有特定算法或理论支持这一点?
▷🦆
代码中未考虑使用动态规划方法,动态规划通常用于此类问题。使用动态规划与当前方法相比,哪种更有效,为什么?
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