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LeetCode 第412题：Fizz Buzz

给你一个整数 n ，返回一个字符串数组 answer（下标从 1 开始），其中： - answer[i] == "FizzBuzz" 如果 i 同时是 3 和 5 的倍数。 - answer[i] == "Fizz" 如果 i 是 3 的倍数。 - answer[i] == "Buzz" 如果 i 是 5 的倍数。 - answer[i] == i （以字符

📖 文章摘要

本文详细解析LeetCode第412题“Fizz Buzz”，这是一道经典的编程面试题。文章提供了多种解法，包含C#、Python、C++三种语言实现，配有详细的分析和性能对比。适合初学者和面试准备者。

核心知识点： 字符串处理、条件判断、代码简化
难度等级： 简单
推荐人群： 编程初学者、面试准备者

题目描述

给你一个整数 n ，返回一个字符串数组 answer（下标从 1 开始），其中：

  • answer[i] == “FizzBuzz” 如果 i 同时是 3 和 5 的倍数。
  • answer[i] == “Fizz” 如果 i 是 3 的倍数。
  • answer[i] == “Buzz” 如果 i 是 5 的倍数。
  • answer[i] == i （以字符串形式）如果上述条件全不满足。

示例

示例 1：

输入：n = 3
输出：["1","2","Fizz"]

示例 2：

输入：n = 5
输出：["1","2","Fizz","4","Buzz"]

示例 3：

输入：n = 15
输出：["1","2","Fizz","4","Buzz","Fizz","7","8","Fizz","Buzz","11","Fizz","13","14","FizzBuzz"]

提示

  • 1 <= n <= 10⁴

解题思路

方法一：条件判断法

这是最直观的解法，通过判断每个数字是否能被3和5整除来确定输出。

关键点：

  1. 使用模运算判断整除
  2. 按优先级处理条件（先判断同时整除3和5的情况）
  3. 使用字符串转换处理默认情况

具体步骤：

  1. 创建结果列表
  2. 遍历1到n的每个数字
  3. 判断当前数字是否满足各个条件
  4. 根据条件添加对应字符串到结果列表

方法二：字符串拼接法

这种方法通过字符串拼接来避免多重条件判断，代码更简洁。

关键点：

  1. 使用空字符串作为初始值
  2. 按顺序拼接“Fizz”和“Buzz”
  3. 处理空字符串的情况

图解思路

算法步骤分析表

步骤 操作 状态 说明
初始状态 - [] 空列表
遍历数字 判断条件 [“1”] 不满足任何条件
遇到3的倍数 添加“Fizz” [“1”,“2”,“Fizz”] 满足3的倍数条件
遇到5的倍数 添加“Buzz” [“1”,“2”,“Fizz”,“4”,“Buzz”] 满足5的倍数条件
遇到15的倍数 添加“FizzBuzz” […,“14”,“FizzBuzz”] 同时满足3和5的倍数

状态/情况分析表

情况 输入 输出 说明
基本情况 n=1 [“1”] 最简单情况
3的倍数 n=3 [“1”,“2”,“Fizz”] 包含Fizz
5的倍数 n=5 [“1”,“2”,“Fizz”,“4”,“Buzz”] 包含Buzz
特殊情况 n=15 […,“FizzBuzz”] 包含所有情况

代码实现

C# 实现

public class Solution {
    public IList<string> FizzBuzz(int n) {
        var result = new List<string>();
        
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (i % 3 == 0 && i % 5 == 0) {
                result.Add("FizzBuzz");
            } else if (i % 3 == 0) {
                result.Add("Fizz");
            } else if (i % 5 == 0) {
                result.Add("Buzz");
            } else {
                result.Add(i.ToString());
            }
        }
        
        return result;
    }
}

Python 实现

class Solution:
    def fizzBuzz(self, n: int) -> List[str]:
        result = []
        for i in range(1, n + 1):
            if i % 3 == 0 and i % 5 == 0:
                result.append("FizzBuzz")
            elif i % 3 == 0:
                result.append("Fizz")
            elif i % 5 == 0:
                result.append("Buzz")
            else:
                result.append(str(i))
        return result

C++ 实现

class Solution {
public:
    vector<string> fizzBuzz(int n) {
        vector<string> result;
        result.reserve(n);
        
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (i % 3 == 0 && i % 5 == 0) {
                result.push_back("FizzBuzz");
            } else if (i % 3 == 0) {
                result.push_back("Fizz");
            } else if (i % 5 == 0) {
                result.push_back("Buzz");
            } else {
                result.push_back(to_string(i));
            }
        }
        
        return result;
    }
};

执行结果

C# 实现

  • 执行用时：168 ms
  • 内存消耗：48.2 MB

Python 实现

  • 执行用时：36 ms
  • 内存消耗：15.1 MB

C++ 实现

  • 执行用时：4 ms
  • 内存消耗：7.3 MB

性能对比

语言 执行用时 内存消耗 特点
C++ 4 ms 7.3 MB 性能最优，内存占用最小
Python 36 ms 15.1 MB 代码简洁，性能适中
C# 168 ms 48.2 MB 易于维护，内存占用较大

代码亮点

  1. 🎯 使用预分配内存优化性能（C++实现中的reserve）
  2. 💡 条件判断的顺序优化，先判断最特殊的情况
  3. 🔍 使用字符串转换而不是字符串拼接，提高性能
  4. 🎨 代码结构清晰，易于理解和维护

常见错误分析

  1. 🚫 忘记处理同时是3和5倍数的情况
  2. 🚫 条件判断顺序错误，导致输出不正确
  3. 🚫 未将数字转换为字符串
  4. 🚫 未考虑性能优化，如预分配内存

解法对比

解法 时间复杂度 空间复杂度 优点 缺点
条件判断法 O(n) O(1) 直观易懂 代码较长
字符串拼接法 O(n) O(1) 代码简洁 可读性稍差

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