leetcode754 到达终点数字---精妙的数学恒等式

在一根无限长的数轴上,你站在0的位置。终点在target的位置。

每次你可以选择向左或向右移动。第 n 次移动(从 1 开始),可以走 n 步。

返回到达终点需要的最小移动次数。

示例 1:

输入: target = 3
输出: 2
解释:
第一次移动,从 0 到 1 。
第二次移动,从 1 到 3 。

示例 2:

输入: target = 2
输出: 3
解释:
第一次移动,从 0 到 1 。
第二次移动,从 1 到 -1 。
第三次移动,从 -1 到 2 。
 
 

第一眼看到这道题:BFS妥妥的。

好嘛,暴力搜索,答案倒是对的。然而这个效率嘛。。。。

最可怕的是不知道第几个测试用例给了个:-1000000.

直接挂掉。

没办法,百度答案吧。

后来发现有聪明人用几个数学等式搞定了这道题,最后总结为一个while循环。。。

首先由于对称性,target是正是负影响不大。

因为比如达到target=2=1-2+3.

如果是-2,那就是-2=-1+2-3

所以相当于是完全对称的一个选择。

那么不妨设这个target是正的(用abs函数)

所以我们尽量往右移动就可以达到目的地。

假设1+2+3+...+k=sum

如果sum=target,毫无疑问那么k就是最终答案。#1

如果sum>target,而且sum-target是一个偶数,那么我们可以翻转一个数字的符号来完成等式。

比如sum-target=4,那么我们把2变成-2,那么sum减小了4.

这是由于(1+2+3+...k)-(1-2+3...k)=4

也就是可以归结为:

当sum-target为偶数,1+...-(sum-target)/2+...+k=target,那么答案依然是k。#2

当sum-target为奇数,那么sum-target+1是一个偶数

类似#2的证明,1+...-(sum-target+1)/2+...k=target-1

此时再考虑k的奇偶性。

如果k是偶数并且k>sum-target+1

那么1+...-(sum-target+1)/2+....-(k/2)...+k+(k+1)=target

由#2相似可证,相当于在1+2....+k+(k+1)减去了sum-target+1和k。

等价于sum+(k+1)-sum+target-1-k====>target也就是答案是k+1.#3

如果k=sum-target+1,由#3可知依然是k+1.#4

如果k是奇数:

1+2+...-(sum-target+1)/2.....+k-(k+1)+(k+2)=sum-(sum-target+1)+1=target,

因此答案是k+2.#5

结合上述五个等式,可以得到非常简洁的总结性代码:

class Solution:
    def reachNumber(self, target):
        """
        :type target: int
        :rtype: int
        """
        t=abs(target)
        k=0
        s=0
        while s<t:
            k+=1
            s+=k
        dt=s-t
        if dt%2==0:
            return k   #1,2
        else:
            if k%2==0:
                return k+1   #3,4
            else:
                return k+2   #5

看来还是要多思考啊,这个奇思妙想真不容易想到。



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