C++如何判断一个整数是否为三角数

夏枫吖_4097

夏枫吖_4097

2026-05-29

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三角数是形如 $t_n = \frac{n(n+1)}{2}$ 的正整数,判断时应解方程 $n^2 + n - 2x = 0$,验证判别式 $\delta = 1 + 8x$ 是否为奇完全平方数,再检查 $(\sqrt{\delta} - 1)/2$ 是否为正整数,避免溢出与浮点精度误差。

c++如何判断一个整数是否为三角数

什么是三角数,以及为什么不能直接遍历判断

三角数是形如 $ T_n = \frac{n(n+1)}{2} $ 的正整数,比如 1、3、6、10、15……
直接从 n=1 开始循环计算 T_n 并和目标值比较,理论上可行,但对大整数(如接近 INT_MAX)效率低,且容易溢出 —— 比如 n*(n+1) 在未检查时就可能越界。

更可靠的方式是逆向求解:给定整数 x,解方程 $ n(n+1)/2 = x $,即 $ n^2 + n - 2x = 0 $。判别式为 $ \Delta = 1 + 8x $,若 $ \Delta $ 是完全平方数,且 $ \sqrt{\Delta} $ 是奇数,则 $ n = (\sqrt{\Delta} - 1) / 2 $ 是正整数,x 就是三角数。

用 sqrt 判断是否为完全平方数的坑

C++ 标准库的 std::sqrt 返回 double,对大整数(如 > 2⁵³)会丢失精度,导致 static_cast<long long>(std::sqrt(x))</long> 错误向下取整。

  • 不要写:ll r = sqrt(x); return r * r == x;(sqrt 可能返回 999999.999999,转成 ll 得 999999)
  • 正确做法是:先取整,再前后各试一个值
  • 对于非负整数 val,可这样安全判断是否为完全平方数:
long long s = static_cast<long long>(std::sqrt(val));
for (long long r : {s - 1, s, s + 1}) {
    if (r >= 0 && r * r == val) return r;
}
return -1; // not a perfect square
</long>

完整判断函数:支持 int 和 long long

核心逻辑分三步:检查输入是否为正、计算判别式、验证平方根并还原 n。

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

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  • 输入必须 ≥ 1;0 通常不被视为三角数(按惯例,T_0 = 0 但题目一般指正三角数)
  • 判别式 delta = 1 + 8LL * x 必须用 long long 避免乘法溢出(哪怕 x 是 int)
  • 求得整数根 r 后,还需检查 (r - 1) % 2 == 0 且 r >= 1,才能保证 n = (r - 1) / 2 是非负整数

示例实现(适用于 int 输入):

bool isTriangular(int x) {
    if (x <h3>边界情况和性能注意点<ul>
<li>
<code>INT_MAX</code>(约 2.1e9)对应的判别式是 1 + 8×INT_MAX ≈ 1.7e10,在 <code>long long</code> 范围内(安全)</li>
<li>若需支持无符号或更大的类型(如 <code>uint64_t</code>),<code>sqrt</code> 应换用 <code>std::sqrtl</code> 或整数开方(牛顿法),否则 <code>double</code> 精度不够</li>
<li>多次调用时,可预计算小范围三角数打表(比如前 10⁵ 个),用 <code>unordered_set</code> 查找,但空间换时间只在高频查询时划算</li>
</ul>
</h3><p>真正容易被忽略的是:<strong>判别式为完全平方数只是必要条件,不是充分条件</strong> —— 还得确保开方结果是奇数,否则 <code>(r - 1) / 2</code> 不是整数。漏掉这步,会把 4、5、7、8 等非三角数误判为真。</p>

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