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solution / 2900-2999 / 2906.Construct Product Matrix / README

发布于 2024-06-17 01:02:59 字数 6351 浏览 0 评论 0 收藏 0

2906. 构造乘积矩阵

English Version

题目描述

给你一个下标从 0 开始、大小为 n * m 的二维整数矩阵 grid ,定义一个下标从 0 开始、大小为 n * m 的的二维矩阵 p。如果满足以下条件,则称 pgrid乘积矩阵

  • 对于每个元素 p[i][j] ,它的值等于除了 grid[i][j] 外所有元素的乘积。乘积对 12345 取余数。

返回 grid 的乘积矩阵。

 

示例 1:

输入:grid = [[1,2],[3,4]]
输出:[[24,12],[8,6]]
解释:p[0][0] = grid[0][1] * grid[1][0] * grid[1][1] = 2 * 3 * 4 = 24
p[0][1] = grid[0][0] * grid[1][0] * grid[1][1] = 1 * 3 * 4 = 12
p[1][0] = grid[0][0] * grid[0][1] * grid[1][1] = 1 * 2 * 4 = 8
p[1][1] = grid[0][0] * grid[0][1] * grid[1][0] = 1 * 2 * 3 = 6
所以答案是 [[24,12],[8,6]] 。

示例 2:

输入:grid = [[12345],[2],[1]]
输出:[[2],[0],[0]]
解释:p[0][0] = grid[0][1] * grid[0][2] = 2 * 1 = 2
p[0][1] = grid[0][0] * grid[0][2] = 12345 * 1 = 12345. 12345 % 12345 = 0 ,所以 p[0][1] = 0
p[0][2] = grid[0][0] * grid[0][1] = 12345 * 2 = 24690. 24690 % 12345 = 0 ,所以 p[0][2] = 0
所以答案是 [[2],[0],[0]] 。

 

提示:

  • 1 <= n == grid.length <= 105
  • 1 <= m == grid[i].length <= 105
  • 2 <= n * m <= 105
  • 1 <= grid[i][j] <= 109

解法

方法一:前后缀分解

我们可以预处理出每个元素的后缀乘积(不包含自身),然后再遍历矩阵,计算得到每个元素的前缀乘积(不包含自身),将两者相乘即可得到每个位置的结果。

具体地,我们用 $p[i][j]$ 表示矩阵中第 $i$ 行第 $j$ 列元素的结果,定义一个变量 $suf$ 表示当前位置右下方的所有元素的乘积,初始时 $suf = 1$。我们从矩阵右下角开始遍历,对于每个位置 $(i, j)$,我们将 $suf$ 赋值给 $p[i][j]$,然后更新 $suf$ 为 $suf \times grid[i][j] \bmod 12345$,这样就可以得到每个位置的后缀乘积。

接下来我们从矩阵左上角开始遍历,对于每个位置 $(i, j)$,我们将 $p[i][j]$ 乘上 $pre$,再对 $12345$ 取模,然后更新 $pre$ 为 $pre \times grid[i][j] \bmod 12345$,这样就可以得到每个位置的前缀乘积。

遍历结束,返回结果矩阵 $p$ 即可。

时间复杂度 $O(n \times m)$,其中 $n$ 和 $m$ 分别是矩阵的行数和列数。忽略结果矩阵的空间占用,空间复杂度 $O(1)$。

class Solution:
  def constructProductMatrix(self, grid: List[List[int]]) -> List[List[int]]:
    n, m = len(grid), len(grid[0])
    p = [[0] * m for _ in range(n)]
    mod = 12345
    suf = 1
    for i in range(n - 1, -1, -1):
      for j in range(m - 1, -1, -1):
        p[i][j] = suf
        suf = suf * grid[i][j] % mod
    pre = 1
    for i in range(n):
      for j in range(m):
        p[i][j] = p[i][j] * pre % mod
        pre = pre * grid[i][j] % mod
    return p
class Solution {
  public int[][] constructProductMatrix(int[][] grid) {
    final int mod = 12345;
    int n = grid.length, m = grid[0].length;
    int[][] p = new int[n][m];
    long suf = 1;
    for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
      for (int j = m - 1; j >= 0; --j) {
        p[i][j] = (int) suf;
        suf = suf * grid[i][j] % mod;
      }
    }
    long pre = 1;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
      for (int j = 0; j < m; ++j) {
        p[i][j] = (int) (p[i][j] * pre % mod);
        pre = pre * grid[i][j] % mod;
      }
    }
    return p;
  }
}
class Solution {
public:
  vector<vector<int>> constructProductMatrix(vector<vector<int>>& grid) {
    const int mod = 12345;
    int n = grid.size(), m = grid[0].size();
    vector<vector<int>> p(n, vector<int>(m));
    long long suf = 1;
    for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
      for (int j = m - 1; j >= 0; --j) {
        p[i][j] = suf;
        suf = suf * grid[i][j] % mod;
      }
    }
    long long pre = 1;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
      for (int j = 0; j < m; ++j) {
        p[i][j] = p[i][j] * pre % mod;
        pre = pre * grid[i][j] % mod;
      }
    }
    return p;
  }
};
func constructProductMatrix(grid [][]int) [][]int {
  const mod int = 12345
  n, m := len(grid), len(grid[0])
  p := make([][]int, n)
  for i := range p {
    p[i] = make([]int, m)
  }
  suf := 1
  for i := n - 1; i >= 0; i-- {
    for j := m - 1; j >= 0; j-- {
      p[i][j] = suf
      suf = suf * grid[i][j] % mod
    }
  }
  pre := 1
  for i := 0; i < n; i++ {
    for j := 0; j < m; j++ {
      p[i][j] = p[i][j] * pre % mod
      pre = pre * grid[i][j] % mod
    }
  }
  return p
}
function constructProductMatrix(grid: number[][]): number[][] {
  const mod = 12345;
  const [n, m] = [grid.length, grid[0].length];
  const p: number[][] = Array.from({ length: n }, () => Array.from({ length: m }, () => 0));
  let suf = 1;
  for (let i = n - 1; ~i; --i) {
    for (let j = m - 1; ~j; --j) {
      p[i][j] = suf;
      suf = (suf * grid[i][j]) % mod;
    }
  }
  let pre = 1;
  for (let i = 0; i < n; ++i) {
    for (let j = 0; j < m; ++j) {
      p[i][j] = (p[i][j] * pre) % mod;
      pre = (pre * grid[i][j]) % mod;
    }
  }
  return p;
}
impl Solution {
  pub fn construct_product_matrix(grid: Vec<Vec<i32>>) -> Vec<Vec<i32>> {
    let modulo: i32 = 12345;
    let n = grid.len();
    let m = grid[0].len();
    let mut p: Vec<Vec<i32>> = vec![vec![0; m]; n];
    let mut suf = 1;

    for i in (0..n).rev() {
      for j in (0..m).rev() {
        p[i][j] = suf;
        suf = (((suf as i64) * (grid[i][j] as i64)) % (modulo as i64)) as i32;
      }
    }

    let mut pre = 1;

    for i in 0..n {
      for j in 0..m {
        p[i][j] = (((p[i][j] as i64) * (pre as i64)) % (modulo as i64)) as i32;
        pre = (((pre as i64) * (grid[i][j] as i64)) % (modulo as i64)) as i32;
      }
    }

    p
  }
}

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