快樂數
「快樂數字」問題的詳細指南和 Python 實作。
1. 學習
「快樂數字」問題是數學與幾何部分的關鍵挑戰。
此實作著重於 Python 中的簡單層級邏輯。
在我們提供的解決方案中，我們優先考慮技術準確性和程式碼可讀性。
2. Real-World Applications
3. Visual Intuition
可視化 Happy Number 的邏輯流程。
4. Prerequisites
5. Step-by-Step Thinking
1. Understand the problem
仔細閱讀快樂數字的問題陳述。
2. Formulate brute force
起草一個簡單的迭代解決方案。
3. Identify inefficiency
尋找冗餘計算。
4. Optimize search path
使用散列或排序來加速該過程。
5. Final Implementation
清理生產標準代碼。
問題陳述
寫一個演算法來確定數字 n 是否快樂。
快樂數是由下列過程定義的數：
- 從任何正整數開始，將數字替換為其數字的平方和。
- 重複此過程，直到數字等於 1（它將停留在該位置），或在不包含 1 的循環中無限循環。
- 此過程以 1 結尾的數字是快樂的。
如果 n 是快樂的數字，則傳回 true，否則傳回 false。
實作函數 isHappy(n: int) -> bool。
- •1 <= n <= 2^31 - 1
範例
19
True
1^2 + 9^2 = 82. 8^2 + 2^2 = 68. 6^2 + 8^2 = 100. 1^2 + 0^2 + 0^2 = 1. Since we reached 1, 19 is a happy number.
2
False
2 -> 4 -> 16 -> 37 -> 58 -> 89 -> 145 -> 42 -> 20 -> 4 -> ... This loops forever without reaching 1.
Need a Hint?
Edge Cases to Watch
- 空輸入結構
- 單元素輸入
- 大數值範圍
準備好解決了嗎？
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面試見解和變化
複雜度分析分解
為什麼時間: Directly evaluates all possibilities.
為什麼選擇太空: Uses standard local memory.
為什麼時間: Optimized paths reduce total operations.
為什麼選擇太空: May trade memory for speed.
最佳化解決方案Python程式碼
最佳化解決方案Python程式碼
def is_happy_opt(n: int) -> bool:
def get_next(num):
total = 0
while num > 0:
num, digit = divmod(num, 10)
total += digit ** 2
return total
slow = n
fast = get_next(n)
while fast != 1 and slow != fast:
slow = get_next(slow)
fast = get_next(get_next(fast))
return fast == 1暴力破解代碼（劇透保護）
暴力破解代碼（劇透保護）
def is_happy_brute(n: int) -> bool:
def get_next(num):
return sum(int(i)**2 for i in str(num))
seen = set()
while n != 1 and n not in seen:
seen.add(n)
n = get_next(n)
return n == 1Algorithm Pattern Checklist
When dealing with Math & Geometry data patterns.
- Are constraints clear?
- Is there a linear or logarithmic optimization possible?
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