[LeetCode] 1248、 统计「优美子数组」

题目描述

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k。如果某个 连续 子数组中恰好有 k 个奇数数字,我们就认为这个子数组是「优美子数组」。请返回这个数组中「优美子数组」的数目。

输入:nums = [2,2,2,1,2,2,1,2,2,2], k = 2
输出:16

解题思路

自己的第一反应是用“滑动窗口”的解法,但是没想清楚怎么弄,还是欠火候啊。。。

  • 滑动窗口( O ( n ) + O ( 1 ) O(n) + O(1) O(n)+O(1),推荐!):
    • 不断右移 right 指针来扩大滑动窗口,使其包含 k 个奇数;
    • 若当前滑动窗口包含了 k 个奇数,则如下「计算当前窗口的优美子数组个数」:
      • 统计第 1 个奇数左边的偶数个数 leftEvenCnt。 这 leftEvenCnt 个偶数都可以作为「优美子数组」的起点,因此起点的选择有 leftEvenCnt + 1 种(因为可以一个偶数都不取,因此别忘了 +1 喔)。
      • 统计第 k 个奇数右边的偶数个数 rightEvenCnt 。 这 rightEvenCnt 个偶数都可以作为「优美子数组」的终点,因此终点的选择有 rightEvenCnt + 1 种(因为可以一个偶数都不取,因此别忘了 +1 喔)。
      • 因此「优美子数组」左右起点的选择组合数为 (leftEvenCnt + 1) * (rightEvenCnt + 1)
  • 前缀和( O ( n ) + O ( n ) O(n) + O(n) O(n)+O(n),有点不好理解,看看就好):
    • 计算前缀和数组 arr:遍历原数组,每遍历一个元素,计算当前的前缀和(即到当前元素为止,数组中有多少个奇数);
    • 对上述前缀和数组,双重循环统计 arr[j] - arr[i] == k 的个数,这样做是 O(N^2)O(N2) 的(这里会超时哦)。
    • 优化:因此,我们可以像「1. 两数之和」那样使用 HashMap 优化到 O(N)O(N),键是「前缀和」,值是「前缀和的个数」(下面代码中具体使用的是 int[] prefixCnt 数组,下标是「前缀和」,值是「前缀和的个数」),因此我们可以遍历原数组,每遍历到一个元素,计算当前的前缀和 sum,就在 res 中累加上前缀和为 sum - k 的个数。

参考代码

滑动窗口

class Solution {
    public int numberOfSubarrays(int[] nums, int k) {
        int left = 0, right = 0, oddCnt = 0, res = 0;
        while (right < nums.length) {
            // 右指针先走,每遇到一个奇数则 oddCnt++。
            if ((nums[right++] & 1) == 1) {
                oddCnt++;
            }

            //  若当前滑动窗口 [left, right) 中有 k 个奇数了,进入此分支统计当前滑动窗口中的优美子数组个数。
            if (oddCnt == k) {
                // 先将滑动窗口的右边界向右拓展,直到遇到下一个奇数(或出界)
                // rightEvenCnt 即为第 k 个奇数右边的偶数的个数
                int tmp = right;
                while (right < nums.length && (nums[right] & 1) == 0) {
                    right++;
                }
                int rightEvenCnt = right - tmp;
                // leftEvenCnt 即为第 1 个奇数左边的偶数的个数
                int leftEvenCnt = 0;
                while ((nums[left] & 1) == 0) {
                    leftEvenCnt++;
                    left++;
                }
                // 第 1 个奇数左边的 leftEvenCnt 个偶数都可以作为优美子数组的起点
                // (因为第1个奇数左边可以1个偶数都不取,所以起点的选择有 leftEvenCnt + 1 种)
                // 第 k 个奇数右边的 rightEvenCnt 个偶数都可以作为优美子数组的终点
                // (因为第k个奇数右边可以1个偶数都不取,所以终点的选择有 rightEvenCnt + 1 种)
                // 所以该滑动窗口中,优美子数组左右起点的选择组合数为 (leftEvenCnt + 1) * (rightEvenCnt + 1)
                res += (leftEvenCnt + 1) * (rightEvenCnt + 1);

                // 此时 left 指向的是第 1 个奇数,因为该区间已经统计完了,因此 left 右移一位,oddCnt--
                left++;
                oddCnt--;
            }

        }

        return res;
    }
}

前缀和

class Solution {
    public int numberOfSubarrays(int[] nums, int k) {
        // 数组 prefixCnt 的下标是前缀和(即当前奇数的个数),值是前缀和的个数。
        int[] prefixCnt = new int[nums.length + 1];
        prefixCnt[0] = 1;
        // 遍历原数组,计算当前的前缀和,统计到 prefixCnt 数组中,
        // 并且在 res 中累加上与当前前缀和差值为 k 的前缀和的个数。
        int res = 0, sum = 0;
        for (int num: nums) {
            sum += num & 1;
            prefixCnt[sum]++;
            if (sum >= k) {
                res += prefixCnt[sum - k];
            }       
        }
        return res;
    }
}

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