LeetCode-560. 和为K的子数组——前缀和+哈希表

给定一个整数数组和一个整数 k,你需要找到该数组中和为 k 的连续的子数组的个数。

示例 1 :

输入:nums = [1,1,1], k = 2
输出: 2 , [1,1] 与 [1,1] 为两种不同的情况。

说明 :

数组的长度为 [1, 20,000]。
数组中元素的范围是 [-1000, 1000] ,且整数 k 的范围是 [-1e7, 1e7]。

思路:前缀和通俗地来说就相当于数组的前 n 项和,题目中要求的是连续的子数组,并且还是连续和为k的。

首先对于连续的子数组中的连续和,可以推出:sum( i , j ) = sum(0 , j )-sum( 0 , i ),其中sum( i , j )表示从索引 i 到 j-1 的所有元素的和。

根据这个条件,可以定义一个sum[ j ]数组表示nums数组的前 j 项和,那么上面这个条件就可以转换为:k = sum[ j ] - sum[ i ],其中 k 就是要求的和。

但这样的话,对于每个 j,我们需要枚举所有的 i 来判断是否符合条件,这样虽然也可以的出结果,但时间复杂度是O(n^2),n为数组的长度。

class Solution {
    public int subarraySum(int[] nums, int k) {
        int[] count = new int[nums.length];
        int sum = 0;
        int result = 0;
        for (int i=0;i<nums.length;i++){
            sum += nums[i];
            count[i] = sum;
            if (count[i]==k){
                result++;
            }
            for (int j=0;j<i;j++){
                if (k+count[j]==count[i]){
                    result++;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

那我们可不可以将该算法再优化呢?

上述代码中正是由于不知道对于每个 j,到底有多少个 i 是符合条件的( j < i )

我们可以将上述条件进行变形:sum[ i ] = sum[ i -1 ] + num[ i ] :表示数组的前 i 项和可以由数组前 i-1 项和加上当前第 i 个数组成。

那么对于[ j…i ] 这个子数组和为 k这个条件我们可以转化为
sum[ i ] − sum[ j − 1 ]=k
通过简单的移项就可以得到
sum[ j - 1 ] = sum[ i ] - k

那么我们就只需知道前n项和中有多少是等于sum[ i ] - k,就可以知道有多少个 j 是满足条件的,这里我们就可以构建一个哈希表,其中key就是前缀和(即数组前n项和),而value就是前缀和重复出现了多少次。

那么只需遍历一次数组,每次遍历时判断哈希表中是否存在等于sum[ i ] - k的值,如果有就将其键对应的值加到总数中,并更新哈希表中出现的次数。

class Solution {
    public int subarraySum(int[] nums, int k) {
        HashMap<Integer,Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
        //初始值<0,1>表示数组中存在一个整数n恰好等于k
        map.put(0,1);
        //前n项和
        int sum = 0;
        //计数
        int result = 0;
        for (int i=0;i<nums.length;i++){
            sum += nums[i];
            if (map.containsKey(sum-k)){
                result += map.get(sum-k);
            }
            if (map.containsKey(sum)){
                map.put(sum,map.get(sum)+1);
            }else {
                map.put(sum,1);
            }
        }
        return result;
    }
}

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