Leetcode202. 快乐数-Toy模板网

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Every day a leetcode

题目来源：202. 快乐数

解法1：hash

根据几个例子，我们发现只有2种结果：

最终会得到1
最终进入一个循环

其实得到1后，继续计算（将该数替换为它每个位置上的数字的平方和）也是得到1，相当于进入1的循环。

由此可以看出，计算结果一定得到一个循环。

一个数是否是快乐数，取决于循环的入口是不是1。

我们使用STL容器unordered_map作为哈希表。

代码：

/*
 * @lc app=leetcode.cn id=202 lang=cpp
 *
 * [202] 快乐数
 */

// @lc code=start
class Solution
{
public:
    int getNext(int n)
    {
        int sum = 0;
        while (n > 0)
        {
            int x = n % 10;
            sum += x * x;
            n /= 10;
        }
        return sum;
    }
    bool isHappy(int n)
    {
        unordered_map<int, bool> umap;
        while (n != 1 && umap.find(n) == umap.end())
        {
            umap.insert(pair<int, bool>(n, true));
            n = getNext(n);
        }
        return n == 1;
    }
};
// @lc code=end

结果：

Leetcode202. 快乐数

复杂度分析：

Leetcode202. 快乐数

解法2：快慢指针

通过反复调用getNext(n)得到的链是一个隐式的链表。隐式意味着我们没有实际的链表节点和指针，但数据仍然形成链表结构。起始数字是链表的头 “节点”，链中的所有其他数字都是节点。next指针是通过调用 getNext(n) 函数获得。

意识到我们实际有个链表，那么这个问题就可以转换为检测一个链表是否有环。因此我们在这里可以使用弗洛伊德循环查找算法。这个算法是两个奔跑选手，一个跑的快，一个跑得慢。在龟兔赛跑的寓言中，跑的慢的称为 “乌龟”，跑得快的称为 “兔子”。

不管乌龟和兔子在循环中从哪里开始，它们最终都会相遇。这是因为兔子每走一步就向乌龟靠近一个节点（在它们的移动方向上）。

Leetcode202. 快乐数

使用 “快慢指针” 思想，找出循环：“快指针” 每次走两步，“慢指针” 每次走一步，当二者相等时，即为一个循环周期。此时，判断是不是因为 1 引起的循环，是的话就是快乐数，否则不是快乐数。

注意：此题不建议用集合记录每次的计算结果来判断是否进入循环，因为这个集合可能大到无法存储；另外，也不建议使用递归，同理，如果递归层次较深，会直接导致调用栈崩溃。不要因为这个题目给出的整数是 int 型而投机取巧。

初始化快指针fast为n，慢指针slow为n。

fast = getNext(getNext(fast));
slow = getNext(slow);

最后判断fast是否为1。

代码：

class Solution
{
public:
    int getNext(int n)
    {
        int sum = 0;
        while (n > 0)
        {
            int x = n % 10;
            sum += x * x;
            n /= 10;
        }
        return sum;
    }
    bool isHappy(int n)
    {
        int fast = n, slow = n;
        do
        {
            fast = getNext(getNext(fast));
            slow = getNext(slow);
        } while (fast != slow);
        return fast == 1;
    }
};