LeetCode题解1201. 丑数 III

请你帮忙设计一个程序,用来找出第 n 个丑数。

丑数是可以被 a 或 b 或 c 整除的 正整数。

 

示例 1:

输入:n = 3, a = 2, b = 3, c = 5

输出:4

解释:丑数序列为 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10... 其中第 3 个是 4。

示例 2:

输入:n = 4, a = 2, b = 3, c = 4

输出:6

解释:丑数序列为 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12... 其中第 4 个是 6。

示例 3:

输入:n = 5, a = 2, b = 11, c = 13

输出:10

解释:丑数序列为 2, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 13... 其中第 5 个是 10。

示例 4:

输入:n = 1000000000, a = 2, b = 217983653, c = 336916467

输出:1999999984

 

提示:

1 <= n, a, b, c <= 10^9

1 <= a * b * c <= 10^18

本题结果在 [1, 2 * 10^9] 的范围内

来源:力扣(LeetCode)

链接:https://leetcode-cn.com/problems/ugly-number-iii

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题解:## Intuition

以题目中测试用例为例:

输入:n = 3, a = 2, b = 3, c = 5
输出:4

我们先多写几个看看规律:

```
2, 3, 4, 6, 8, 9, 10 12
14 15 16 18 20 21 22 24 ...
```

实际上很容易想到这就是最小公倍数(LCM)的应用

```
2的倍数有 12 / 2 = 6 个
3的倍数有 12 / 3 = 4 个
4的倍数有 12 / 4 = 3 个
```

那么实际上肯定不是 6 + 4 + 3 个丑数, 因为有有可能一个数字既是2的倍数也是4的倍数,这个时候会被重复计算,我们需要减去,最后我们需要加上同时是三个数字LCM倍数的次数。 实际上这是简单的集合知识。

如果还是不太明白,可以尝试自己画一个韦恩图直观感受一下

## Python3 Code

```python3
class Solution:
def nthUglyNumber(self, n: int, a: int, b: int, c: int) -> int:
def LCM(x, y) -> int:
gcd = math.gcd(x, y)
return x * y // gcd
lab = LCM(a, b)
lac = LCM(a, c)
lbc = LCM(b, c)
labc = LCM(lab, lbc)

def countUglyNumbers(n):
return n // a + n // b + n // c + n // labc - (n // lab + n // lac + n // lbc)

# Binary Search
l = 0
r = 2 * 10**9

while (r - l > 1):
# won't overflow
mid = (r + l) // 2
if (countUglyNumbers(mid) >= n):
r = mid
else:
l = mid

return r
```

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