440. K-th Smallest in Lexicographical Order

 

Given integers n and k, find the lexicographically k-th smallest integer in the range from 1 to n.

Note: 1 ≤ k ≤ n ≤ 109.

Example:

Input:
n: 13   k: 2

Output:
10

Explanation:
The lexicographical order is [1, 10, 11, 12, 13, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], so the second smallest number is 10.

 

这道题是之前那道Lexicographical Numbers的延伸,之前让按字典顺序打印数组,而这道题让我们快速定位某一个位置,那么我们就不能像之前那道题一样,一个一个的遍历,这样无法通过OJ,这也是这道题被定为Hard的原因。那么我们得找出能够快速定位的方法,我们如果仔细观察字典顺序的数组,我们可以发现,其实这是个十叉树Denary Tree,就是每个节点的子节点可以有十个,比如数字1的子节点就是10到19,数字10的子节点可以是100到109,但是由于n大小的限制,构成的并不是一个满十叉树。我们分析题目中给的例子可以知道,数字1的子节点有4个(10,11,12,13),而后面的数字2到9都没有子节点,那么这道题实际上就变成了一个先序遍历十叉树的问题,那么难点就变成了如何计算出每个节点的子节点的个数,我们不停的用k减去子节点的个数,当k减到0的时候,当前位置的数字即为所求。现在我们来看如何求子节点个数,比如数字1和数字2,我们要求按字典遍历顺序从1到2需要经过多少个数字,首先把1本身这一个数字加到step中,然后我们把范围扩大十倍,范围变成10到20之前,但是由于我们要考虑n的大小,由于n为13,所以只有4个子节点,这样我们就知道从数字1遍历到数字2需要经过5个数字,然后我们看step是否小于等于k,如果是,我们cur自增1,k减去step;如果不是,说明要求的数字在子节点中,我们此时cur乘以10,k自减1,以此类推,直到k为0推出循环,此时cur即为所求:

 

class Solution {
public:
    int findKthNumber(int n, int k) {
        int cur = 1;
        --k;
        while (k > 0) {
            long long step = 0, first = cur, last = cur + 1;
            while (first <= n) {
                step += min((long long)n + 1, last) - first;
                first *= 10;
                last *= 10;
            }
            if (step <= k) {
                ++cur;
                k -= step;
            } else {
                cur *= 10;
                --k; 
            }
        }
        return cur;
    }
};

 

类似题目:

Lexicographical Numbers

 

参考资料:

https://discuss.leetcode.com/topic/64624/concise-easy-to-understand-java-5ms-solution-with-explaination/2

https://discuss.leetcode.com/topic/64462/c-python-0ms-o-log-n-2-time-o-1-space-super-easy-solution-with-detailed-explanations

 

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