1015. 可被 K 整除的最小整数

题目地址(1015. 可被 K 整除的最小整数)

https://leetcode-cn.com/problems/smallest-integer-divisible-by-k/

题目描述

给定正整数 K，你需要找出可以被 K 整除的、仅包含数字 1 的最小正整数 N。

返回 N 的长度。如果不存在这样的 N，就返回 -1。

 

示例 1：

输入：1
输出：1
解释：最小的答案是 N = 1，其长度为 1。
示例 2：

输入：2
输出：-1
解释：不存在可被 2 整除的正整数 N 。
示例 3：

输入：3
输出：3
解释：最小的答案是 N = 111，其长度为 3。
 

提示：

1 <= K <= 10^5

前置知识

• 循环节

公司

• 暂无

思路

这道题是说给定一个 K 值，能否找到一个形如 1，11，111，1111 。。。 的数字 n，使得 n % K == 0，并要求 n 尽可能地小。

由于题目要找一个尽可能小的 n ，那么我们可以从小到大进行枚举，直到找到这样的一个 n 值即可。即从 1，11，111，1111 。。。 这样一直除下去，直到碰到可以整除的，我们返回即可。

但是如果这个数字根本就无法整除怎么办？没错，我们会无限循环下去。那么我们应该在什么时刻跳出循环返回 - 1 （表示不能整除）呢？

比如 k = 2 来说我们的算法过程如下：

• 1 // 2 等于 1

• 11 // 2 等于 1

• 111 // 2 等于 1

• ...

如果 k = 6 算法过程如下：

• 1 // 6 等于 1

• 11 // 6 等于 5

• 111 // 6 等于 3

• 1111 // 6 等于 1

• 11111 // 6 等于 5

• ...

通过观察我们发现不断整除的过程，会陷入无限循环，对于 2 来说，其循环节就是 1。对于 6 来说，其循环节来说就是 153。而且由于我们的分母是 6，也就是说余数的可能性一共只有六种情况 0,1,2,3,4,5。

上面是感性的认识， 接下来我们从数学上予以证明。

上面的算法用公式来表示就是mod = (10 * mod + 1) % K，其中 mode 为 111xxx111 模 k 的值。假如出现了相同的数，我们可以肯定之后会无限循环。比如 153 之后出现了 1，我们可以肯定之后一定是 35。。。 这是因为我们的 mod 只是和前一个 mod 有关。换句话说就是上面的公式mod = (10 * mod + 1) % K是一个纯函数，相同的输入输出总是相同的。（也就是说 x mod k 后是 y，下次再碰到 x，继续 mod k 一定还是 y，然后无限循环下去）。

关键点解析

• 数学（无限循环与循环节）

代码

class Solution:
    def smallestRepunitDivByK(self, K: int) -> int:
        if K % 10 in [2, 4, 5, 6, 8]:
            return - 1
        seen = set()
        mod = 0
        for i in range(1, K + 1):
            mod = (mod * 10 + 1) % K
            if mod in seen:
                return -1
            if mod == 0:
                return ix
            seen.add(mod)

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