【LeetCode367.有效的完全平方數(shù)】——二分查找疗认、牛頓迭代法

367.有效的完全平方數(shù):

給定一個 正整數(shù) num ,編寫一個函數(shù)伏钠,如果 num 是一個完全平方數(shù)横漏,則返回 true ,否則返回 false 熟掂。

進階:不要 使用任何內(nèi)置的庫函數(shù)缎浇,如 sqrt 。

  1. Valid Perfect Square

Given a positive integer num, write a function which returns True if num is a perfect square else False.

Follow up: Do not use any built-in library function such as sqrt.

題目鏈接:367. 有效的完全平方數(shù) - 力扣(LeetCode)

示例 1:

輸入:num = 16
輸出:true

示例 2:

輸入:num = 14
輸出:false     

提示:

  • 1 <= num <= 2^31 - 1

初步思考:(sqrt函數(shù))

利用內(nèi)置的平方根庫函數(shù)sqrt可以實現(xiàn)對輸入值的開方操作赴肚,進而可以快速判斷是否為有效的完全平方數(shù)素跺。

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        int x = (int) sqrt(num);
        return x * x == num;
    }
};

進一步思考:(枚舉)

題目的進階要求是不利用內(nèi)置的庫函數(shù)二蓝。那么,我們自然而然的可以利用最為簡單的暴力枚舉法進行求解指厌。

暴力枚舉:

從1開始進行遍歷刊愚,逐一判斷其是否為num的平方根,直至出現(xiàn)某個數(shù)的平方大于num踩验。若此時仍未找到平方根鸥诽,則說明不存在完全平方數(shù)。

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        int  x = 1, square = 1;
        while (square <= num) {
            if (square == num) {
                return true; //若判斷成功箕憾,則返回真牡借,結(jié)束循環(huán)
            }
            ++x;
            square = x * x;
        }
        return false; //若循環(huán)結(jié)束仍未找到符合條件的x,說明不是完全平方數(shù)袭异,返回假
    }
};

二分查找:

優(yōu)化暴力枚舉钠龙,我們自然而然可以想到使用二分查找的方法,該題的與LeetCode69題十分相似扁远,所用的思想也是相同的俊鱼。

LeetCode69:69. x 的平方根 - 力扣(LeetCode)

下面給出了二分查找法解決該問題的完整代碼刻像,可以直接進行測試畅买。

#include<iostream>
using namespace std;

class Solution {
public:
    //求x的是否為完全平方數(shù)
    //左開右開
    bool isPerfectSquare(int x) {
        int left = 0;//考慮0的情況
        int right = x / 2+2; //考慮1的情況
        while (left + 1 != right)
        {
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if (mid*mid < x) //使用除法避免溢出(乘法會溢出)
            {
                left = mid;
            }
            else if(mid*mid>x)
            {
                right = mid;
            }
            else
            {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
};

int main()
{
    Solution C;
    bool out = C.isPerfectSquare(13);
    cout << out << endl;

    return 0;
}

深度思考:(數(shù)學(xué)方法)

LeetCode官方題解中給出了類似于69題中的數(shù)學(xué)方法,即使用牛頓迭代法進行問題的求解细睡。

牛頓迭代法:牛頓迭代法是一種近似求解方程(近似求解函數(shù)零點)的方法谷羞。其本質(zhì)是借助泰勒級數(shù),從初始值開始快速向函數(shù)零點逼近溜徙。

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        double x0 = num;
        while (true) {
            double x1 = (x0 + num / x0) / 2;
            if (x0 - x1 < 1e-6) {
                break;
            }
            x0 = x1;
        }
        int x = (int) x0;
        return x * x == num;
    }
};

這部分代碼參考的是LeetCode的官方題解湃缎,由于使用的數(shù)學(xué)方法,所以不多加介紹蠢壹。
后續(xù)也會堅持更新我的LeetCode刷題筆記嗓违,歡迎大家關(guān)注我,一起學(xué)習(xí)图贸。

往期鏈接:
LeetCode69.x的平方根
LeetCode35.搜索插入位置
LeetCode704.二分查找

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