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[LeetCode] Factor Combinations 因子组合

时间:2016-03-29 14:52:42      阅读:169      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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Numbers can be regarded as product of its factors. For example,

8 = 2 x 2 x 2;
  = 2 x 4.

Write a function that takes an integer n and return all possible combinations of its factors.

Note: 

  1. Each combination‘s factors must be sorted ascending, for example: The factors of 2 and 6 is [2, 6], not [6, 2].
  2. You may assume that n is always positive.
  3. Factors should be greater than 1 and less than n.

 

Examples: 
input: 1
output: 

[]

input: 37
output: 

[]

input: 12
output:

[
  [2, 6],
  [2, 2, 3],
  [3, 4]
]

input: 32
output:

[
  [2, 16],
  [2, 2, 8],
  [2, 2, 2, 4],
  [2, 2, 2, 2, 2],
  [2, 4, 4],
  [4, 8]
]

 

这道题给了我们一个正整数n,让我们写出所有的因子相乘的形式,而且规定了因子从小到大的顺序排列,那么对于这种需要列出所有的情况的题目,通常都是用回溯法来求解的,由于题目中说明了1和n本身不能算其因子,那么我们可以从2开始遍历到n,如果当前的数i可以被n整除,说明i是n的一个因子,我们将其存入一位数组out中,然后递归调用n/i,此时不从2开始遍历,而是从i遍历到n/i,停止的条件是当n等于1时,如果此时out中有因子,我们将这个组合存入结果res中,参见代码如下:

 

解法一:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> getFactors(int n) {
        vector<vector<int>> res;
        helper(n, 2, {}, res);
        return res;
    }
    void helper(int n, int start, vector<int> out, vector<vector<int>> &res) {
        if (n == 1) {
            if (out.size() > 1) res.push_back(out);
        } else {
            for (int i = start; i <= n; ++i) {
                if (n % i == 0) {
                    out.push_back(i);
                    helper(n / i, i, out, res);
                    out.pop_back();
                }
            }
        }
    }
};

 

下面这种方法用了个小trick,我们仔细观察题目中给的两个例子的结果,可以发现每个组合的第一个数字都没有超过n的平方根,这个也很好理解,由于要求序列是从小到大排列的,那么如果第一个数字大于了n的平方根,而且n本身又不算因子,那么后面那个因子也必然要与n的平方根,这样乘起来就必然会超过n,所以不会出现这种情况。那么我们刚开始在2到n的平方根之间进行遍历,如果遇到因子,先复制原来的一位数组out为一个新的一位数组new_out,然后把此因子i加入new_out,然后再递归调用n/i,并且从i遍历到n/i的平方根,之后再把n/i放入new_out,并且存入结果res,由于层层迭代的调用,凡是本身能继续拆分成更小因数的都能在之后的迭代中拆分出来,并且加上之前结果,最终都会存res中,参见代码如下:

 

解法二:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> getFactors(int n) {
        vector<vector<int>> res;
        helper(n, 2, {}, res);
        return res;
    }
    void helper(int n, int start, vector<int> out, vector<vector<int>> &res) {
        for (int i = start; i <= sqrt(n); ++i) {
            if (n % i == 0) {
                vector<int> new_out = out;
                new_out.push_back(i);
                helper(n / i, i, new_out, res);
                new_out.push_back(n / i);
                res.push_back(new_out);
            }
        }
    }
};

 

上面两种解法虽有些小不同,但是构成结果的顺序都是相同,对于题目中给的两个例子n = 12和n = 32,结果如下:

n = 12
2 2 3
2 6
3 4

n = 32
2 2 2 2 2
2 2 2 4
2 2 8
2 4 4
2 16
4 8

 

上面两种方法得到的结果跟题目中给的答案的顺序不同,虽然顺序不同,但是并不影响其通过OJ。我们下面就给出生成题目中的顺序的解法,这种方法也不难理解,还是从2遍历到n的平方根,如果i是因子,那么我们递归调用n/i,结果用v来保存,然后我们新建一个包含i和n/i两个因子的序列out,然后将其存入结果res, 然后我们再遍历之前递归n/i的所得到的序列,如果i小于等于某个序列的第一个数字,那么我们将其插入该序列的首位置,然后将序列存入结果res中,我们举个例子,比n = 12,那么刚开始i = 2,是因子,然后对6调用递归,得到{2, 3},然后此时将{2, 6}先存入结果中,然后发现i(此时为2)小于等于{2, 3}中的第一个数字2,那么将2插入首位置得到{2, 2, 3}加入结果,然后此时i变成3,还是因子,对4调用递归,得到{2, 2},此时先把{3, 4}存入结果,然后发现i(此时为3)大于{2, 2}中的第一个数字2,不做任何处理直接返回,这样我们就得到正确的结果了:

 

解法三:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> getFactors(int n) {
        vector<vector<int>> res;
        for (int i = 2; i * i <= n; ++i) {
            if (n % i == 0) {
                vector<vector<int>> v = getFactors(n / i);
                vector<int> out{i, n / i};
                res.push_back(out);
                for (auto a : v) {
                    if (i <= a[0]) {
                        a.insert(a.begin(), i);
                        res.push_back(a);
                    }
                }
            }
        }
        return res;
    }
};

 

这种方法对于对于题目中给的两个例子n = 12和n = 32,结果和题目中给的相同:

n = 12
2 6
2 2 3
3 4

n = 32
2 16
2 2 8
2 2 2 4
2 2 2 2 2
2 4 4
4 8

 

类似题目:

Combination Sum III

Combination Sum II

Combination Sum

 

参考资料:

https://leetcode.com/discuss/62457/concise-and-straightforward-java-solution

https://leetcode.com/discuss/65106/share-clean-and-simple-0ms-c-solution-with-explanation

https://leetcode.com/discuss/87331/17-lines-concise-and-easy-understand-solution-backtracking

 

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[LeetCode] Factor Combinations 因子组合

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原文地址:http://www.cnblogs.com/grandyang/p/5332722.html

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