From 8146e2176d3e6550af742e9ae11cff6a59594e76 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: MH Hung Date: Wed, 24 Sep 2025 11:18:08 +0800 Subject: [PATCH] [#0166] feat(leetcode): add README, unit test and C# solution --- .../0166-fraction-to-recurring-decimal.sln | 30 +++++ .../README.md | 103 ++++++++---------- .../csharp/Program.cs | 60 ++++++++-- .../test/SolutionTests.cs | 27 +++-- 4 files changed, 143 insertions(+), 77 deletions(-) create mode 100644 problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/0166-fraction-to-recurring-decimal.sln diff --git a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/0166-fraction-to-recurring-decimal.sln b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/0166-fraction-to-recurring-decimal.sln new file mode 100644 index 0000000..596ba7d --- /dev/null +++ b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/0166-fraction-to-recurring-decimal.sln @@ -0,0 +1,30 @@ +Microsoft Visual Studio Solution File, Format Version 12.00 +# Visual Studio Version 17 +VisualStudioVersion = 17.5.2.0 +MinimumVisualStudioVersion = 10.0.40219.1 +Project("{FAE04EC0-301F-11D3-BF4B-00C04F79EFBC}") = "csharp", "csharp\csharp.csproj", "{CF022C7B-CAF3-706D-67E1-FB93518229B7}" +EndProject +Project("{FAE04EC0-301F-11D3-BF4B-00C04F79EFBC}") = "TestProject", "test\TestProject.csproj", "{C670389A-9CE7-B456-51E5-A79D56E199CF}" +EndProject +Global + GlobalSection(SolutionConfigurationPlatforms) = preSolution + Debug|Any CPU = Debug|Any CPU + Release|Any CPU = Release|Any CPU + EndGlobalSection + GlobalSection(ProjectConfigurationPlatforms) = postSolution + {CF022C7B-CAF3-706D-67E1-FB93518229B7}.Debug|Any CPU.ActiveCfg = Debug|Any CPU + {CF022C7B-CAF3-706D-67E1-FB93518229B7}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU + {CF022C7B-CAF3-706D-67E1-FB93518229B7}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU + {CF022C7B-CAF3-706D-67E1-FB93518229B7}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU + {C670389A-9CE7-B456-51E5-A79D56E199CF}.Debug|Any CPU.ActiveCfg = Debug|Any CPU + {C670389A-9CE7-B456-51E5-A79D56E199CF}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU + {C670389A-9CE7-B456-51E5-A79D56E199CF}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU + {C670389A-9CE7-B456-51E5-A79D56E199CF}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU + EndGlobalSection + GlobalSection(SolutionProperties) = preSolution + HideSolutionNode = FALSE + EndGlobalSection + GlobalSection(ExtensibilityGlobals) = postSolution + SolutionGuid = {C5790EDA-C36F-4FC3-877D-C7E20837E160} + EndGlobalSection +EndGlobal diff --git a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/README.md b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/README.md index f82de03..9becaee 100644 --- a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/README.md +++ b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/README.md @@ -2,90 +2,79 @@ ## 題目資訊 - **難度**: Medium -- **標籤**: +- **標籤**: Hash Table, Math, Simulation - **題目連結**: https://leetcode.com/problems/fraction-to-recurring-decimal/ - **練習日期**: 2025-09-24 -- **目標複雜度**: 時間 O(?)、空間 O(?) +- **目標複雜度**: 時間 O(L)、空間 O(L)（L 為輸出字串長度，最多 10^4） ## 題目描述 -> 在這裡貼上題目的完整描述（或重點） +Given two integers representing the `numerator` and `denominator` of a fraction, return *the fraction* in string format. + +If the fractional part is repeating, enclose the repeating part in parentheses. + +If multiple answers are possible, return **any of them**. + +It is **guaranteed** that the length of the answer string is less than `10^4` for all the given inputs. ## 先備條件與限制 -- 輸入限制：n ∈ [?, ?]、值域 ∈ [?, ?] -- 回傳/輸出格式：... -- 其他：是否允許排序/就地修改 +- 輸入限制：`-2^31 <= numerator, denominator <= 2^31 - 1`，且 denominator ≠ 0 +- 回傳/輸出格式：回傳十進位字串；有限小數直接輸出，小數有循環時用括號標記循環段 +- 其他：允許使用 64-bit 以避免在取絕對值時溢位 ## 解題思路 ### 初步分析 -- 類型：雙指針 / 滑動視窗 / 排序 / DP / 貪心 / 圖論 ... -- 關鍵觀察： -- 複雜度目標理由： +- 類型：數學 / 模擬 / 哈希 +- 關鍵觀察：整數除法僅靠餘數決定下一個小數位；相同餘數必定導致循環，位置可透過哈希表還原 +- 複雜度目標理由：每個餘數最多處理一次，因此時間與空間成正比於輸出長度 L ### 解法比較 -1. 解法A（基準/暴力）： - - 思路： - - 正確性： - - 複雜度：O(?) / O(?) -2. 解法B（優化）： - - 思路： - - 正確性： - - 複雜度：O(?) / O(?) +1. 解法A：餘數位置哈希 + - 思路：先處理正負號並計算整數部分；對小數部分反覆以 10 乘上餘數取商，並在 map 中紀錄餘數首次出現的索引，一旦重複即可插入括號 + - 正確性：每個可能的餘數介於 0 與 |denominator|-1，重複時即代表循環節開始，未重複則最後餘數為 0（有限小數） + - 複雜度：時間 O(L) / 空間 O(L) -### 乾跑（Dry Run） -- 範例：... +## 實作細節 +- 先處理 `numerator == 0` 直接回傳 "0" +- 判斷結果正負號，使用 `long`/`long long` 取絕對值避免 `INT_MIN` 無法轉正的問題 +- `integer_part = abs_num / abs_den` 直接加入結果，小數部分以餘數 `remainder = abs_num % abs_den` 開始 +- 使用字典 `remainder -> index` 紀錄餘數在結果字串中的位置；迴圈內：餘數乘 10，取下一位商並更新餘數 +- 若餘數為 0，表示小數結束，不需括號；若餘數再度出現，在對應索引插入 `(`，在結尾加 `)` -## 實作細節與 API 設計 - -### C# 方法簽名（示意） -```csharp -public class Solution { - // TODO: 根據題意調整簽名 - public int Solve(int[] nums) { - return 0; - } -} -``` - -### Go 方法簽名（示意） -```go -func solve(nums []int) int { - return 0 -} -``` - -### 常見陷阱 -- 邊界：空/單一/極值/全相等 -- 去重：排序後跳重複、集合 -- 溢位：使用 64-bit +## 常見陷阱 +- 處理負數：符號只出現一次，判斷後用 64-bit 絕對值繼續運算避免 `--6...` 之類錯誤 +- `INT_MIN / -1` 可能溢位：需先轉成 64-bit 再做除法與取餘數 +- 餘數 map 要記錄的是「餘數出現時的輸出索引」，找到重複時要在該位置插入 `(` +- 每回合先檢查餘數是否重複再乘 10，避免多插一位或落掉循環起點 +- `numerator` 為 0 時無小數部分，直接回傳 "0" ## 測試案例 ### 範例輸入輸出 ``` -Input: ... -Output: ... -Explanation: ... +Input: numerator = 4, denominator = 333 +Output: "0.(012)" ``` ### 邊界清單 -- [ ] 空陣列/空字串 -- [ ] 單一元素 / 全相同 -- [ ] 含負數/0/大數 -- [ ] 去重 -- [ ] 大資料壓力 +- `numerator = 1, denominator = 2` → `"0.5"`（有限小數） +- `numerator = 1, denominator = 6` → `"0.1(6)"`（循環節不從第一位開始） +- `numerator = -50, denominator = 8` → `"-6.25"`（負數與有限小數） +- `numerator = 0, denominator = 5` → `"0"`（整數結果） +- `numerator = 1, denominator = 7` → `"0.(142857)"`（較長的循環節） ## 複雜度分析 -- 最壞：時間 O(?)、空間 O(?) +- 最壞：時間 O(L)、空間 O(L) +- L 為輸出字串長度，等同於需要處理的餘數數量上限（題目保證 < 10^4） ## 相關題目 / Follow-up -- +- 與任一進位制的循環小數檢測（如 base conversion）類似，可類比餘數循環檢測技巧 ## 學習筆記 -- 今天學到： -- 卡住與修正： -- 待優化： +- 今天學到：餘數 → 索引的哈希表能精準標記循環段，搭配 `StringBuilder.Insert` 可快速加括號 +- 卡住與修正：`int.MinValue` 轉正時會拋例外，改用 `long` 做完整流程（含乘 10 與取餘）就穩定 +- 另外注意：符號在輸出開頭先處理，整數和小數部分都用正數運算可避免重複符號 +- 待優化：可以先行預估非循環長度以減少插入成本，但對此題影響不大 --- -**總結**：這題的核心在於 ______，適合練習 ______。 - +**總結**：這題的核心在於以餘數哈希判斷循環節，適合練習小數表示與溢位處理。 diff --git a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/csharp/Program.cs b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/csharp/Program.cs index 7a83efa..57d35c9 100644 --- a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/csharp/Program.cs +++ b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/csharp/Program.cs @@ -5,20 +5,64 @@ using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; +using System.Text; -public class Solution { - // TODO: 根據題意調整簽名 - public int Solve(int[] nums) { - // 實作解法 - return 0; +public class Solution +{ + public string FractionToDecimal(int numerator, int denominator) + { + if (numerator == 0) return "0"; + + long num = numerator; + long den = denominator; + + StringBuilder result = new StringBuilder(); + bool isNegative = (num < 0) ^ (den < 0); + if (isNegative) result.Append('-'); + + num = Math.Abs(num); + den = Math.Abs(den); + + long integerPart = num / den; + result.Append(integerPart); + + long remainder = num % den; + if (remainder == 0) return result.ToString(); + + result.Append('.'); + result.Append(CalculateDecimalPart(remainder, den)); + + return result.ToString(); + } + + private string CalculateDecimalPart(long remainder, long denominator) + { + StringBuilder decimalBuilder = new StringBuilder(); + Dictionary remainderMap = new Dictionary(); + + while (remainder != 0) + { + if (remainderMap.TryGetValue(remainder, out int repeatIndex)) + { + decimalBuilder.Insert(repeatIndex, '('); + decimalBuilder.Append(')'); + break; + } + + remainderMap[remainder] = decimalBuilder.Length; + remainder *= 10; + long digit = remainder / denominator; + decimalBuilder.Append(digit); + remainder %= denominator; + } + + return decimalBuilder.ToString(); } } public class Program { public static void Main() { var s = new Solution(); - // TODO: 可加入簡單輸入/輸出測試 - Console.WriteLine("Hello LeetCode 166!"); + } } - diff --git a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/test/SolutionTests.cs b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/test/SolutionTests.cs index 95ba3dd..184cd1b 100644 --- a/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/test/SolutionTests.cs +++ b/problems/0166-fraction-to-recurring-decimal/test/SolutionTests.cs @@ -5,20 +5,23 @@ using Xunit; public class SolutionTests { private readonly Solution _s = new Solution(); - [Fact] - public void Example1() { - // TODO: Arrange - // var input = new int[] { }; - // var expected = 0; - // Act - // var got = _s.Solve(input); - // Assert.Equal(expected, got); - Assert.True(true); + [Theory] + [InlineData(4, 333, "0.(012)")] + [InlineData(1, 2, "0.5")] + [InlineData(1, 6, "0.1(6)")] + [InlineData(-50, 8, "-6.25")] + [InlineData(0, 5, "0")] + [InlineData(1, 7, "0.(142857)")] + public void FractionToDecimal_BasicAndRepeatingScenarios(int numerator, int denominator, string expected) { + var actual = _s.FractionToDecimal(numerator, denominator); + + Assert.Equal(expected, actual); } [Fact] - public void EdgeCases() { - Assert.True(true); + public void FractionToDecimal_DenominatorOne_ReturnsIntegerString() { + var actual = _s.FractionToDecimal(2, 1); + + Assert.Equal("2", actual); } } -