欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页

leetcode **327. 区间和的个数(待深究)(2020.11.7)

程序员文章站 2022-05-10 17:20:02
...

【题目】**327. 区间和的个数

给定一个整数数组 nums,返回区间和在 [lower, upper] 之间的个数,包含 lower 和 upper。
区间和 S(i, j) 表示在 nums 中,位置从 i 到 j 的元素之和,包含 i 和 j (i ≤ j)。

说明:
最直观的算法复杂度是 O(n2) ,请在此基础上优化你的算法。

示例:

输入: nums = [-2,5,-1], lower = -2, upper = 2,
输出: 3 
解释: 3个区间分别是: [0,0], [2,2], [0,2],它们表示的和分别为: -2, -1, 2。

【解题思路1】归并

设前缀和数组为 preSum,则问题等价于求所有的下标对 (i,j),满足 preSum[j]−preSum[i]∈[lower,upper]

我们先考虑如下的问题:给定两个升序排列的数组 n1, n2 ,试找出所有的下标对 (i,j),满足 n2[j]-n1[i]∈[lower,upper]
在已知两个数组均为升序的情况下,这一问题是相对简单的:我们在 n2中维护两个指针 l,r。起初,它们都指向 n2 的起始位置。随后,我们考察 n1的第一个元素。首先,不断地将指针 l 向右移动,直到n2[l] ≥ n1[0]+lower 为止,此时, l 及其右边的元素均大于或等于 n1[0] +lower;随后,再不断地将指针 r 向右移动,直到 n2[r] > n1[0] ]+upper 为止,则 rr 左边的元素均小于或等于 n1[0] +upper。故区间 [l,r) 中的所有下标 j,都满足n2[j] - n1[0] ∈[lower,upper]

接下来,我们考察 n1 的第二个元素。由于 n1 是递增的,不难发现 l,r 只可能向右移动。因此,我们不断地进行上述过程,并对于 n1 中的每一个下标,都记录相应的区间 [l,r) 的大小。最终,我们就统计得到了满足条件的下标对 (i,j) 的数量。

在解决这一问题后,原问题就迎刃而解了:我们采用归并排序的方式,能够得到左右两个数组排序后的形式,以及对应的下标对数量。对于原数组而言,若要找出全部的下标对数量,只需要再额外找出左端点在左侧数组,同时右端点在右侧数组的下标对数量,而这正是我们此前讨论的问题。

class Solution {
    public int countRangeSum(int[] nums, int lower, int upper) {
        long s = 0;
        long[] sum = new long[nums.length + 1];
        for (int i = 0; i < nums.length; ++i) {
            s += nums[i];
            sum[i + 1] = s;
        }
        return countRangeSumRecursive(sum, lower, upper, 0, sum.length - 1);
    }

    public int countRangeSumRecursive(long[] sum, int lower, int upper, int left, int right) {
        if (left == right) {
            return 0;
        } else {
            int mid = (left + right) / 2;
            int n1 = countRangeSumRecursive(sum, lower, upper, left, mid);
            int n2 = countRangeSumRecursive(sum, lower, upper, mid + 1, right);
            int ret = n1 + n2;

            // 首先统计下标对的数量
            int i = left;
            int l = mid + 1;
            int r = mid + 1;
            while (i <= mid) {
                while (l <= right && sum[l] - sum[i] < lower) {
                    l++;
                }
                while (r <= right && sum[r] - sum[i] <= upper) {
                    r++;
                }
                ret += r - l;
                i++;
            }

            // 随后合并两个排序数组
            int[] sorted = new int[right - left + 1];
            int p1 = left, p2 = mid + 1;
            int p = 0;
            while (p1 <= mid || p2 <= right) {
                if (p1 > mid) {
                    sorted[p++] = (int) sum[p2++];
                } else if (p2 > right) {
                    sorted[p++] = (int) sum[p1++];
                } else {
                    if (sum[p1] < sum[p2]) {
                        sorted[p++] = (int) sum[p1++];
                    } else {
                        sorted[p++] = (int) sum[p2++];
                    }
                }
            }
            for (int j = 0; j < sorted.length; j++) {
                sum[left + j] = sorted[j];
            }
            return ret;
        }
    }
}