返回介绍

solution / 0600-0699 / 0689.Maximum Sum of 3 Non-Overlapping Subarrays / README

发布于 2024-06-17 01:03:35 字数 10556 浏览 0 评论 0 收藏 0

689. 三个无重叠子数组的最大和

English Version

题目描述

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,找出三个长度为 k 、互不重叠、且全部数字和(3 * k 项)最大的子数组,并返回这三个子数组。

以下标的数组形式返回结果,数组中的每一项分别指示每个子数组的起始位置(下标从 0 开始)。如果有多个结果,返回字典序最小的一个。

 

示例 1:

输入:nums = [1,2,1,2,6,7,5,1], k = 2
输出:[0,3,5]
解释:子数组 [1, 2], [2, 6], [7, 5] 对应的起始下标为 [0, 3, 5]。
也可以取 [2, 1], 但是结果 [1, 3, 5] 在字典序上更大。

示例 2:

输入:nums = [1,2,1,2,1,2,1,2,1], k = 2
输出:[0,2,4]

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 2 * 104
  • 1 <= nums[i] < 216
  • 1 <= k <= floor(nums.length / 3)

解法

方法一:滑动窗口

滑动窗口,枚举第三个子数组的位置,同时维护前两个无重叠子数组的最大和及其位置。

时间复杂度 $O(n)$,其中 $n$ 是数组 $nums$ 的长度。空间复杂度 $O(1)$。

class Solution:
  def maxSumOfThreeSubarrays(self, nums: List[int], k: int) -> List[int]:
    s = s1 = s2 = s3 = 0
    mx1 = mx12 = 0
    idx1, idx12 = 0, ()
    ans = []
    for i in range(k * 2, len(nums)):
      s1 += nums[i - k * 2]
      s2 += nums[i - k]
      s3 += nums[i]
      if i >= k * 3 - 1:
        if s1 > mx1:
          mx1 = s1
          idx1 = i - k * 3 + 1
        if mx1 + s2 > mx12:
          mx12 = mx1 + s2
          idx12 = (idx1, i - k * 2 + 1)
        if mx12 + s3 > s:
          s = mx12 + s3
          ans = [*idx12, i - k + 1]
        s1 -= nums[i - k * 3 + 1]
        s2 -= nums[i - k * 2 + 1]
        s3 -= nums[i - k + 1]
    return ans
class Solution {
  public int[] maxSumOfThreeSubarrays(int[] nums, int k) {
    int[] ans = new int[3];
    int s = 0, s1 = 0, s2 = 0, s3 = 0;
    int mx1 = 0, mx12 = 0;
    int idx1 = 0, idx121 = 0, idx122 = 0;
    for (int i = k * 2; i < nums.length; ++i) {
      s1 += nums[i - k * 2];
      s2 += nums[i - k];
      s3 += nums[i];
      if (i >= k * 3 - 1) {
        if (s1 > mx1) {
          mx1 = s1;
          idx1 = i - k * 3 + 1;
        }
        if (mx1 + s2 > mx12) {
          mx12 = mx1 + s2;
          idx121 = idx1;
          idx122 = i - k * 2 + 1;
        }
        if (mx12 + s3 > s) {
          s = mx12 + s3;
          ans = new int[] {idx121, idx122, i - k + 1};
        }
        s1 -= nums[i - k * 3 + 1];
        s2 -= nums[i - k * 2 + 1];
        s3 -= nums[i - k + 1];
      }
    }
    return ans;
  }
}
class Solution {
public:
  vector<int> maxSumOfThreeSubarrays(vector<int>& nums, int k) {
    vector<int> ans(3);
    int s = 0, s1 = 0, s2 = 0, s3 = 0;
    int mx1 = 0, mx12 = 0;
    int idx1 = 0, idx121 = 0, idx122 = 0;
    for (int i = k * 2; i < nums.size(); ++i) {
      s1 += nums[i - k * 2];
      s2 += nums[i - k];
      s3 += nums[i];
      if (i >= k * 3 - 1) {
        if (s1 > mx1) {
          mx1 = s1;
          idx1 = i - k * 3 + 1;
        }
        if (mx1 + s2 > mx12) {
          mx12 = mx1 + s2;
          idx121 = idx1;
          idx122 = i - k * 2 + 1;
        }
        if (mx12 + s3 > s) {
          s = mx12 + s3;
          ans = {idx121, idx122, i - k + 1};
        }
        s1 -= nums[i - k * 3 + 1];
        s2 -= nums[i - k * 2 + 1];
        s3 -= nums[i - k + 1];
      }
    }
    return ans;
  }
};
func maxSumOfThreeSubarrays(nums []int, k int) []int {
  ans := make([]int, 3)
  s, s1, s2, s3 := 0, 0, 0, 0
  mx1, mx12 := 0, 0
  idx1, idx121, idx122 := 0, 0, 0
  for i := k * 2; i < len(nums); i++ {
    s1 += nums[i-k*2]
    s2 += nums[i-k]
    s3 += nums[i]
    if i >= k*3-1 {
      if s1 > mx1 {
        mx1 = s1
        idx1 = i - k*3 + 1
      }
      if mx1+s2 > mx12 {
        mx12 = mx1 + s2
        idx121 = idx1
        idx122 = i - k*2 + 1
      }
      if mx12+s3 > s {
        s = mx12 + s3
        ans = []int{idx121, idx122, i - k + 1}
      }
      s1 -= nums[i-k*3+1]
      s2 -= nums[i-k*2+1]
      s3 -= nums[i-k+1]
    }
  }
  return ans
}
function maxSumOfThreeSubarrays(nums: number[], k: number): number[] {
  const n: number = nums.length;
  const s: number[] = Array(n + 1).fill(0);

  for (let i = 0; i < n; ++i) {
    s[i + 1] = s[i] + nums[i];
  }

  const pre: number[][] = Array(n)
    .fill([])
    .map(() => new Array(2).fill(0));
  const suf: number[][] = Array(n)
    .fill([])
    .map(() => new Array(2).fill(0));

  for (let i = 0, t = 0, idx = 0; i < n - k + 1; ++i) {
    const cur: number = s[i + k] - s[i];
    if (cur > t) {
      pre[i + k - 1] = [cur, i];
      t = cur;
      idx = i;
    } else {
      pre[i + k - 1] = [t, idx];
    }
  }

  for (let i = n - k, t = 0, idx = 0; i >= 0; --i) {
    const cur: number = s[i + k] - s[i];
    if (cur >= t) {
      suf[i] = [cur, i];
      t = cur;
      idx = i;
    } else {
      suf[i] = [t, idx];
    }
  }

  let ans: number[] = [];
  for (let i = k, t = 0; i < n - 2 * k + 1; ++i) {
    const cur: number = s[i + k] - s[i] + pre[i - 1][0] + suf[i + k][0];
    if (cur > t) {
      ans = [pre[i - 1][1], i, suf[i + k][1]];
      t = cur;
    }
  }

  return ans;
}

方法二:预处理前后缀 + 枚举中间子数组

我们可以预处理得到数组 $nums$ 的前缀和数组 $s$,其中 $s[i] = \sum_{j=0}^{i-1} nums[j]$,那么对于任意的 $i$,$j$,$s[j] - s[i]$ 就是子数组 $[i, j)$ 的和。

接下来,我们使用动态规划的方法,维护两个长度为 $n$ 的数组 $pre$ 和 $suf$,其中 $pre[i]$ 表示 $[0, i]$ 范围内长度为 $k$ 的子数组的最大和及其起始位置,$suf[i]$ 表示 $[i, n)$ 范围内长度为 $k$ 的子数组的最大和及其起始位置。

然后,我们枚举中间子数组的起始位置 $i$,那么三个子数组的和就是 $pre[i-1][0] + suf[i+k][0] + (s[i+k] - s[i])$,其中 $pre[i-1][0]$ 表示 $[0, i-1]$ 范围内长度为 $k$ 的子数组的最大和,$suf[i+k][0]$ 表示 $[i+k, n)$ 范围内长度为 $k$ 的子数组的最大和,$(s[i+k] - s[i])$ 表示 $[i, i+k)$ 范围内长度为 $k$ 的子数组的和。我们找出和的最大值对应的三个子数组的起始位置即可。

时间复杂度 $O(n)$,空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 是数组 $nums$ 的长度。

class Solution:
  def maxSumOfThreeSubarrays(self, nums: List[int], k: int) -> List[int]:
    n = len(nums)
    s = list(accumulate(nums, initial=0))
    pre = [[] for _ in range(n)]
    suf = [[] for _ in range(n)]
    t = idx = 0
    for i in range(n - k + 1):
      if (cur := s[i + k] - s[i]) > t:
        pre[i + k - 1] = [cur, i]
        t, idx = pre[i + k - 1]
      else:
        pre[i + k - 1] = [t, idx]
    t = idx = 0
    for i in range(n - k, -1, -1):
      if (cur := s[i + k] - s[i]) >= t:
        suf[i] = [cur, i]
        t, idx = suf[i]
      else:
        suf[i] = [t, idx]
    t = 0
    ans = []
    for i in range(k, n - 2 * k + 1):
      if (cur := s[i + k] - s[i] + pre[i - 1][0] + suf[i + k][0]) > t:
        ans = [pre[i - 1][1], i, suf[i + k][1]]
        t = cur
    return ans
class Solution {
  public int[] maxSumOfThreeSubarrays(int[] nums, int k) {
    int n = nums.length;
    int[] s = new int[n + 1];
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
      s[i + 1] = s[i] + nums[i];
    }
    int[][] pre = new int[n][0];
    int[][] suf = new int[n][0];
    for (int i = 0, t = 0, idx = 0; i < n - k + 1; ++i) {
      int cur = s[i + k] - s[i];
      if (cur > t) {
        pre[i + k - 1] = new int[] {cur, i};
        t = cur;
        idx = i;
      } else {
        pre[i + k - 1] = new int[] {t, idx};
      }
    }
    for (int i = n - k, t = 0, idx = 0; i >= 0; --i) {
      int cur = s[i + k] - s[i];
      if (cur >= t) {
        suf[i] = new int[] {cur, i};
        t = cur;
        idx = i;
      } else {
        suf[i] = new int[] {t, idx};
      }
    }
    int[] ans = new int[0];
    for (int i = k, t = 0; i < n - 2 * k + 1; ++i) {
      int cur = s[i + k] - s[i] + pre[i - 1][0] + suf[i + k][0];
      if (cur > t) {
        ans = new int[] {pre[i - 1][1], i, suf[i + k][1]};
        t = cur;
      }
    }
    return ans;
  }
}
class Solution {
public:
  vector<int> maxSumOfThreeSubarrays(vector<int>& nums, int k) {
    int n = nums.size();
    vector<int> s(n + 1, 0);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
      s[i + 1] = s[i] + nums[i];
    }

    vector<vector<int>> pre(n, vector<int>(2, 0));
    vector<vector<int>> suf(n, vector<int>(2, 0));

    for (int i = 0, t = 0, idx = 0; i < n - k + 1; ++i) {
      int cur = s[i + k] - s[i];
      if (cur > t) {
        pre[i + k - 1] = {cur, i};
        t = cur;
        idx = i;
      } else {
        pre[i + k - 1] = {t, idx};
      }
    }

    for (int i = n - k, t = 0, idx = 0; i >= 0; --i) {
      int cur = s[i + k] - s[i];
      if (cur >= t) {
        suf[i] = {cur, i};
        t = cur;
        idx = i;
      } else {
        suf[i] = {t, idx};
      }
    }

    vector<int> ans;
    for (int i = k, t = 0; i < n - 2 * k + 1; ++i) {
      int cur = s[i + k] - s[i] + pre[i - 1][0] + suf[i + k][0];
      if (cur > t) {
        ans = {pre[i - 1][1], i, suf[i + k][1]};
        t = cur;
      }
    }

    return ans;
  }
};
func maxSumOfThreeSubarrays(nums []int, k int) (ans []int) {
  n := len(nums)
  s := make([]int, n+1)
  for i := 0; i < n; i++ {
    s[i+1] = s[i] + nums[i]
  }

  pre := make([][]int, n)
  suf := make([][]int, n)

  for i, t, idx := 0, 0, 0; i < n-k+1; i++ {
    cur := s[i+k] - s[i]
    if cur > t {
      pre[i+k-1] = []int{cur, i}
      t, idx = cur, i
    } else {
      pre[i+k-1] = []int{t, idx}
    }
  }

  for i, t, idx := n-k, 0, 0; i >= 0; i-- {
    cur := s[i+k] - s[i]
    if cur >= t {
      suf[i] = []int{cur, i}
      t, idx = cur, i
    } else {
      suf[i] = []int{t, idx}
    }
  }

  for i, t := k, 0; i < n-2*k+1; i++ {
    cur := s[i+k] - s[i] + pre[i-1][0] + suf[i+k][0]
    if cur > t {
      ans = []int{pre[i-1][1], i, suf[i+k][1]}
      t = cur
    }
  }

  return
}

如果你对这篇内容有疑问,欢迎到本站社区发帖提问 参与讨论,获取更多帮助,或者扫码二维码加入 Web 技术交流群。

扫码二维码加入Web技术交流群

发布评论

需要 登录 才能够评论, 你可以免费 注册 一个本站的账号。
列表为空,暂无数据
    我们使用 Cookies 和其他技术来定制您的体验包括您的登录状态等。通过阅读我们的 隐私政策 了解更多相关信息。 单击 接受 或继续使用网站,即表示您同意使用 Cookies 和您的相关数据。
    原文