【一天一大 lee】区间和的个数 (难度:困难) - Day20201107

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题目:

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。

抛砖引玉

思路:

首先忽略题目中的复杂度说明,使用两层遍历枚举所有区间的,统计枚举的区间和满足要求的数量

抛砖引玉
抛砖引玉
/**
 * @param {number[]} nums
 * @param {number} lower
 * @param {number} upper
 * @return {number}
 */
var countRangeSum = function(nums, lower, upper) {
 let _result = 0
 for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
  // 区间和
  let item = 0
  for (let j = i; j < nums.length; j++) {
   item = item + nums[j]
   if (item >= lower && item <= upper) _result++
  }
 }
 return _result
};

归并排序

归并排序是用于两个有序序列和并成一个有序序列的算分。

在本题中,考察的是数组子集的和是否在lower、upper之间,可先遍历nums求出其前缀和sum: 0,nums[0],nums[0]+nums[1],nums[0]+nums[1]+nums[2]...

  • 枚举一sum的区间,用二分法切分成两个数组,两个数组分别取出一个值相减就形成了nums中一个区间
  • 对切分后的两个数组归并排序则枚举区间和时,指定一个指针就可以等到满足要求的边界区间
  • 归并排序,设两个子数组arr1、arr2(本题通过mid索引位置来划分两个子数组):
    • 先声明一个值长度arr1.length+arr2.length 的数组
    • 声明三个指针:一个为当前填充到结果位置的索引index,两位两个分别对应两个数组index1、index2
    • index1、index2位置上的数字,谁小谁先占据index位置,直到两个子数组遍历完

var countRangeSum = function (nums, lower, upper) {
  // 前缀元素和
  let sum = [0] 
  for (let  i = 1;i <= nums.length;i++) {
    sum[i] = sum[i - 1] + nums[i - 1]
  }

  function helper (left, right) {
   if (left === right) return 0
    let mid = Math.floor((left + right) / 2),
        // 先递归切分区间
        result = helper(left, mid) + helper(mid + 1, right);

    // 统计left到right之前满足条件的下标组合数量
    let index = left,
        l = mid + 1,
        r = mid + 1;
    while (index <= mid) {
      while (l <= right && sum[l] - sum[index] < lower) l++;
      while (r <= right && sum[r] - sum[index] <= upper) r++;
      result += (r - l);
      index++;
    }

    // 两个合并子树形成一个有序数组,保证后续切分的数组均为有序数组
    let sorted = Array(right - left + 1),
        p1 = left, 
        p2 = mid + 1,
        p = 0;
    while (p1 <= mid || p2 <= right) {
      if (p1 > mid) {
        sorted[p++] = sum[p2++];
      } else if (p2 > right) {
        sorted[p++] = sum[p1++];
      } else {
        if (sum[p1] < sum[p2]) {
          sorted[p++] = sum[p1++];
        } else {
          sorted[p++] = sum[p2++];
        }
      }
    }
    for (let i = 0; i < sorted.length; i++) {
      sum[left + i] = sorted[i];
    }
    return result;
  }

  return helper(0, sum.length - 1);
};

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