LeetCode 每日一题 528. 按权重随机选择

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给定一个正整数数组 w ,其中 w[i] 代表下标 i 的权重(下标从 0 开始),请写一个函数 pickIndex ,它可以随机地获取下标 i,选取下标 i 的概率与 w[i] 成正比。

例如,对于 w = [1, 3],挑选下标 0 的概率为 1 / (1 + 3) = 0.25 (即,25%),而选取下标 1 的概率为 3 / (1 + 3) = 0.75(即,75%)。

也就是说,选取下标 i 的概率为 w[i] / sum(w) 。

示例 1:

输入:
["Solution","pickIndex"]
[[[1]],[]]
输出: 
[null,0]
解释:
Solution solution = new Solution([1]);
solution.pickIndex(); // 返回 0,因为数组中只有一个元素,所以唯一的选择是返回下标 0。

示例 2:

输入:
["Solution","pickIndex","pickIndex","pickIndex","pickIndex","pickIndex"]
[[[1,3]],[],[],[],[],[]]
输出:
[null,1,1,1,1,0]
解释:
Solution solution = new Solution([1, 3]);
solution.pickIndex(); // 返回 1,返回下标 1,返回该下标概率为 3/4 。
solution.pickIndex(); // 返回 1
solution.pickIndex(); // 返回 1
solution.pickIndex(); // 返回 1
solution.pickIndex(); // 返回 0,返回下标 0,返回该下标概率为 1/4 。

由于这是一个随机问题,允许多个答案,因此下列输出都可以被认为是正确的:
[null,1,1,1,1,0]
[null,1,1,1,1,1]
[null,1,1,1,0,0]
[null,1,1,1,0,1]
[null,1,0,1,0,0]
......
诸若此类。

方法一

前缀和+二分: 首先,让我们重新理解一下题意; 加入给你一个数组[1,3,2],让你任意返回一个下标,并且这个下标是按一定概率返回的; 这个概率就是,在下标i位置的数,占整个数组的和的比例;

比如说,下标0,那么返回的概率就是1/6;下标1,返回的概率就是3/6;下标2,返回的概率就是2/6

做法:

  • 首先,我们在1~sum中随机返回生成一个数xsum为数组和
  • 其次,再利用二分,在前缀和当中找到小于x的最接近的前缀和,此时这个点,就是我们要找的点;
class Solution {

    int[] sum;
    Random r;
    public Solution(int[] w) {
        r = new Random();
        sum = new int[w.length + 1];
        for (int i = 1; i <= w.length; i ++ )
            sum[i] = sum[i - 1] + w[i - 1];
    }
    
    public int pickIndex() {
        int x = r.nextInt(sum[sum.length - 1]) + 1;
        int l = 1, r = sum.length - 1;
        while(l < r) {
            int mid = (l + r) >> 1;
            if (sum[mid] >= x) r = mid;
            else l = mid + 1;
        }
        return l - 1;
    }
}

/**
 * Your Solution object will be instantiated and called as such:
 * Solution obj = new Solution(w);
 * int param_1 = obj.pickIndex();
 */

时间复杂度: O(logn)

空间复杂度: O(n)