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如何高效找到最接近平方根的因数

聖光之護

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发布时间:2026-01-04 14:29:13

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如何高效找到最接近平方根的因数

本文介绍一种时间复杂度更优的方法,通过从 2 开始向上遍历至 √n,动态记录小于等于 √n 的最大因数,并结合其配对因数(n ÷ 该因数),最终比较二者与 √n 的距离,准确返回最接近平方根的正因数。

要找到一个正整数 n 的最接近其平方根的正因数,关键在于理解:若 d 是 n 的因数,则 n/d 必然也是;且这两者关于 √n 对称——一个小于等于 √n,另一个大于等于 √n(当 d ≠ √n 时)。因此,只需遍历到 ⌊√n⌋,就能捕获所有“左半边”因数,再通过配对快速获得“右半边”,最后比较距离即可。

以下是一个高效、健壮的 Java 实现:

public static int closestDivisor(int n) {
    if (n <= 0) throw new IllegalArgumentException("n must be positive");
    if (n == 1) return 1;

    int sqrt = (int) Math.sqrt(n);
    int candidateLower = 1; // 最大小于等于 √n 的因数(初始为 1,因为 1 总是因数)

    // 只需检查 2 到 sqrt(含)
    for (int i = 2; i <= sqrt; i++) {
        if (n % i == 0) {
            candidateLower = i;
            // 若 i == √n(即 n 为完全平方数),直接返回——此时 i 就是最优解
            if (i * i == n) {
                return i;
            }
        }
    }

    // 得到两个候选:candidateLower 和 candidateUpper = n / candidateLower
    int candidateUpper = n / candidateLower;

    // 比较 |candidateLower - √n| 与 |candidateUpper - √n|
    double root = Math.sqrt(n);
    double diffLower = Math.abs(candidateLower - root);
    double diffUpper = Math.abs(candidateUpper - root);

    return diffLower <= diffUpper ? candidateLower : candidateUpper;
}

示例验证:

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  • closestDivisor(42) → √42 ≈ 6.48,因数对有 (1,42), (2,21), (3,14), (6,7);其中 6 和 7 距离最近;|6−6.48|=0.48,|7−6.48|=0.52 → 返回 6。
  • closestDivisor(36) → √36 = 6,且 6×6=36,直接返回 6。
  • closestDivisor(17)(质数)→ 唯一有效因数对 (1,17),|1−4.12|=3.12,|17−4.12|=12.88 → 返回 1。

⚠️ 注意事项:

  • 原始方法从 n/2 降序遍历,最坏时间复杂度为 O(n),而本方案仅遍历至 √n,优化为 O(√n),对大数提升显著;
  • 不要忽略 n == 1 的边界情况(其唯一因数是 1,且 √1 = 1);
  • 使用 Math.sqrt(n) 后强制转 int 会向下取整,符合我们“≤ √n”的需求,无需额外修正;
  • 当 n 为完全平方数时,可提前终止,避免冗余循环。

该方法兼顾正确性、效率与可读性,适用于算法题、数学工具函数或性能敏感的因数分析场景。

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