@@ -72,3 +72,124 @@ def GCD(a: int, b: int) -> int:
72
72
```
73
73
74
74
上面的代码会报栈溢出。原因在于如果 a 和 b 相差比较大的话,递归次数会明显增加,要比辗转相除法递归深度增加很多,最坏时间复杂度为 O(max(a, b)))。这个时候我们可以将` 辗转相除法 ` 和` 更相减损术 ` 做一个结合,从而在各种情况都可以获得较好的性能。
75
+
76
+ ## 实例解析
77
+
78
+ ### 题目描述
79
+
80
+ ```
81
+ 给你三个数字 a,b,c,你需要找到第 n 个(n 从 0 开始)有序序列的值,这个有序序列是由 a,b,c 的整数倍构成的。
82
+
83
+ 比如:
84
+ n = 8
85
+ a = 2
86
+ b = 5
87
+ c = 7
88
+
89
+ 由于 2,5,7 构成的整数倍构成的有序序列为 [1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, ...],因此我们需要返回 12。
90
+
91
+ 注意:我们约定,有序序列的第一个永远是 1。
92
+ ```
93
+
94
+ ### 思路
95
+
96
+ 大家可以通过 [ 这个网站] ( https://binarysearch.com/problems/Divisible-Numbers " binary search ") 在线验证。
97
+
98
+ 一个简单的思路是使用堆来做,唯一需要注意的是去重,我们可以使用一个哈希表来记录出现过的数字,以达到去重的目的。
99
+
100
+ 代码:
101
+
102
+ ``` py
103
+ ss Solution:
104
+ def solve (self , n , a , b , c ):
105
+ seen = set ()
106
+ h = [(a, a, 1 ), (b, b, 1 ), (c, c, 1 )]
107
+ heapq.heapify(h)
108
+
109
+ while True :
110
+ cur, base, times = heapq.heappop(h)
111
+ if cur not in seen:
112
+ n -= 1
113
+ seen.add(cur)
114
+ if n == 0 :
115
+ return cur
116
+ heapq.heappush(h, (base * (times + 1 ), base, times + 1 ))
117
+ ```
118
+
119
+ 对于此解法不理解的可先看下我之前写的 [ 几乎刷完了力扣所有的堆题,我发现了这些东西。。。(第二弹) ] ( https://lucifer.ren/blog/2021/01/19/heap-2/ " 几乎刷完了力扣所有的堆题,我发现了这些东西。。。(第二弹) ")
120
+
121
+ 然而这种做法时间复杂度太高,有没有更好的做法呢?
122
+
123
+ 实际上,我们可对搜索空间进行二分。首先思考一个问题,如果给定一个数字 x,那么有序序列中小于等于 x 的值有几个。
124
+
125
+ 答案是 x // a + x // b + x // c 吗?
126
+
127
+ > // 是地板除
128
+
129
+ 可惜不是的。比如 a = 2, b = 4, n = 4,答案显然不是 4 // 2 + 4 // 4 = 3,而是 2。这里出错的原因在于 4 被计算了两次,一次是 $2 * 2 = 4$,另一次是 $4 * 1 = 4$。
130
+
131
+ 为了解决这个问题,我们可以通过集合论的知识。
132
+
133
+ 一点点集合知识:
134
+
135
+ - 如果把有序序列中小于等于 x 的可以被 x 整除,且是 a 的倍数的值构成的集合为 SA,集合大小为 A
136
+ - 如果把有序序列中小于等于 x 的可以被 x 整除,且是 b 的倍数的值构成的集合为 SB,集合大小为 B
137
+ - 如果把有序序列中小于等于 x 的可以被 x 整除,且是 c 的倍数的值构成的集合为 SC,集合大小为 C
138
+
139
+ 那么最终的答案就是 SA ,SB,SC 构成的大的集合(需要去重)的中的数字的个数,也就是:
140
+
141
+ $$
142
+ A + B + C - sizeof(SA \cap SB) - sizeof(SB \cap SC) - sizeof(SA \cap SC) + sizeof(SA \cap SB \cap SC)
143
+ $$
144
+
145
+ 问题转化为 A 和 B 集合交集的个数如何求?
146
+
147
+ > A 和 B,B 和 C, A 和 C ,甚至是 A,B,C 的交集求法都是一样的。
148
+
149
+ 实际上, SA 和 SB 的交集个数就是 x // lcm(A, B),其中 lcm 为 A 和 B 的最小公倍数。而最小公倍数则可以通过最大公约数计算出来:
150
+
151
+ ``` py
152
+ def lcm (x , y ):
153
+ return x * y // gcd(x, y)
154
+
155
+ ```
156
+
157
+ 接下来就是二分套路了,二分部分看不懂的建议看下我的[ 二分专题] ( https://github.com/azl397985856/leetcode/blob/master/91/binary-search.md " 二分专题 ") 。
158
+
159
+ ### 代码(Python3)
160
+
161
+ ``` py
162
+ class Solution :
163
+ def solve (self , n , a , b , c ):
164
+ def gcd (x , y ):
165
+ if y == 0 :
166
+ return x
167
+ return gcd(y, x % y)
168
+
169
+ def lcm (x , y ):
170
+ return x * y // gcd(x, y)
171
+
172
+ def possible (mid ):
173
+ return (mid // a + mid // b + mid // c - mid // lcm(a, b) - mid // lcm(b, c) - mid // lcm(a, c) + mid // lcm(a, lcm(b, c))) >= n
174
+
175
+ l, r = 1 , n * max (a, b, c)
176
+ while l <= r:
177
+ mid = (l + r) // 2
178
+ if possible(mid):
179
+ r = mid - 1
180
+ else :
181
+ l = mid + 1
182
+ return l
183
+
184
+ ```
185
+
186
+ ** 复杂度分析**
187
+
188
+ - 时间复杂度:$logn$。
189
+ - 空间复杂度:gcd 和 lcm 的递归树深度,基本可忽略不计。
190
+
191
+ ## 总结
192
+
193
+ 通过这篇文章,我们不仅明白了最大公约数的** 概念以及求法** 。也形象化地感知到了最大公约数计算的** 原理** 。最大公约数和最小公倍数是两个相似的概念, 关于最大公约数和最小公倍数的题目在力扣中不算少,大家可以通过** 数学标签** 找到这些题。更多关于算法中的数学知识,可以参考这篇文章[ 刷算法题必备的数学考点汇总 ] ( https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4MzUxNjI3OA==&mid=2247485590&idx=1&sn=e3f13aa02fed4d4132146e193eb17cdb&chksm=eb88c48fdcff4d99b44d537459396589b8987f89a8c21085a945ca8d5e2b0b140c13aef81d91&token=1223087516&lang=zh_CN#rd " 刷算法题必备的数学考点汇总 ")
194
+
195
+ > 这篇文章的第二篇也马上要发布了。
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