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范围内最接近的两个质数
给你两个正整数 left 和 right ,请你找到两个整数 num1 和 num2 ,它们满足: left 。 nums1 和 nums2 都是 质数 。 nums2 - nums1 是满足上述条件的质数对中的 最小值 。 请你返回正整数数组 ans = [nums1, nums2] 。如果有多个…
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题型
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代码语言
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相关题
当前训练重点
中等 · 数学·结合·number·theory
答案摘要
对于给定的范围 $[\textit{left}, \textit{right}]$,我们可以使用线性筛求出所有质数,然后从小到大遍历质数,找到相邻的两个质数,其差值最小的质数对即为答案。 时间复杂度 ,空间复杂度 。其中 $n = \textit{right}$。
Interview AiBoxInterview AiBox 实时 AI 助手,陪你讲清 数学·结合·number·theory 题型思路
题目描述
给你两个正整数 left 和 right ,请你找到两个整数 num1 和 num2 ,它们满足:
left <= nums1 < nums2 <= right。nums1和nums2都是 质数 。nums2 - nums1是满足上述条件的质数对中的 最小值 。
请你返回正整数数组 ans = [nums1, nums2] 。如果有多个整数对满足上述条件,请你返回 nums1 最小的质数对。如果不存在符合题意的质数对,请你返回 [-1, -1] 。
示例 1:
输入:left = 10, right = 19 输出:[11,13] 解释:10 到 19 之间的质数为 11 ,13 ,17 和 19 。 质数对的最小差值是 2 ,[11,13] 和 [17,19] 都可以得到最小差值。 由于 11 比 17 小,我们返回第一个质数对。
示例 2:
输入:left = 4, right = 6 输出:[-1,-1] 解释:给定范围内只有一个质数,所以题目条件无法被满足。
提示:
1 <= left <= right <= 106
解题思路
方法一:线性筛
对于给定的范围 ,我们可以使用线性筛求出所有质数,然后从小到大遍历质数,找到相邻的两个质数,其差值最小的质数对即为答案。
时间复杂度 ,空间复杂度 。其中 。
class Solution:
def closestPrimes(self, left: int, right: int) -> List[int]:
cnt = 0
st = [False] * (right + 1)
prime = [0] * (right + 1)
for i in range(2, right + 1):
if not st[i]:
prime[cnt] = i
cnt += 1
j = 0
while prime[j] <= right // i:
st[prime[j] * i] = 1
if i % prime[j] == 0:
break
j += 1
p = [v for v in prime[:cnt] if left <= v <= right]
mi = inf
ans = [-1, -1]
for a, b in pairwise(p):
if (d := b - a) < mi:
mi = d
ans = [a, b]
return ans
复杂度分析
| 指标 | 值 |
|---|---|
| 时间 | complexity is O(min(1452, right-left) * sqrt(right)) due to prime checking using the Sieve. Space complexity is O(1) beyond the prime markers, since only previous prime and minimal gap need tracking. |
| 空间 | O(1) |
面试官常问的追问
外企场景- question_mark
Expect optimized prime generation rather than naive primality checks.
- question_mark
Look for minimal gap handling to ensure correct pair selection.
- question_mark
Check edge cases where the range has fewer than two primes.
常见陷阱
外企场景- error
Not handling single-prime or empty ranges and returning invalid pairs.
- error
Failing to track the previous prime correctly, causing incorrect minimal gap results.
- error
Assuming consecutive numbers are primes instead of iterating through the sieve results.
进阶变体
外企场景- arrow_right_alt
Find the farthest prime numbers in a given range instead of the closest.
- arrow_right_alt
Return all prime pairs with the same minimal gap within a range.
- arrow_right_alt
Compute the closest prime pair in a very large range efficiently using segmented sieve.