记录今天刷的一道题:
问题描述
小M拥有一个长度为n的数组 a,由于他非常喜欢数字 w,他希望将所有数组中的数都变为 w。
小M每次操作可以选择一个区间 [l, r],并将该区间内的所有数字都加 1(包括左右边界 l 和 r)。但为了让挑战更具趣味性,小M要求每次操作的l均不相同,r也均不相同。
小M现在想知道,有多少种不同的操作方案可以让数组中的所有数都变为 w。注意,如果所有操作的区间相同,则视为同一种操作方式,操作顺序不同并不会形成新的方案。
测试样例
样例1:
输入:
n = 2 ,w = 2 ,array = [1, 1]
输出:2
样例2:
输入:
n = 1 ,w = 1 ,array = [1]
输出:1
样例3:
输入:
n = 3 ,w = 5 ,array = [5, 4, 5]
输出:1
解题思路
1. 问题理解与分析
首先,明确题目给定的关键信息。我们有一个长度为n的数组a,目标是通过一系列操作将数组中的每个数都变成w。操作的规则是每次可以选择一个区间[l,r],让这个区间内的数字都加1,而且每次操作的区间[l,r]都不能重复(即所有操作的区间都相同的情况视为同一种操作方式,操作顺序不同也算同一种)。
这意味着我们需要去寻找满足条件的不同区间组合,这些组合最终能让数组所有元素恰好都达到这个值。
2. 计算每个元素的差值
为了更好地把握需要通过操作来弥补的差距,我们可以先计算数组中每个元素与目标值w的差值。例如对于输入样例中数组[1,1],目标值w=2,那么每个元素与w的差值就是[1,1],意味着每个位置都需要增加1。通过这样的差值计算,我们可以将问题转化为如何通过合理选择不同区间的操作来弥补这些差值。
3. 考虑操作区间的选择与组合
一种可行的思路是从最基本的区间开始考虑,逐步去构建满足条件的操作方案。我们可以想象一个二维的表格l,横坐标表示区间的起始位置r,纵坐标表示区间的结束位置。然后去尝试不同的(l,r)组合来进行操作。
对于每一个可能的区间[l,r],进行操作后会对区间内的元素差值产生影响。我们需要遍历所有可能的区间,并且要满足每次选择的区间都不同这个关键条件。这里可以采用类似于枚举的方式,从长度为1的区间(即l=r的情况)开始,逐渐扩大区间长度去尝试。
然而,简单的枚举会面临效率问题,因为区间的组合数量是非常庞大的。所以需要进行优化。我们可以发现,如果一个区间[l,r]被选择进行操作了,那么这个区间所覆盖的元素差值都会相应减少,我们可以利用这个特点来动态记录每个元素还需要弥补的差值情况,从而避免一些无效的区间尝试。
比如说,当我们选择了区间[1,3]进行操作后,数组中索引为1、2、3这几个位置对应的元素与w的差值都会减1,后续选择区间时就要基于这个更新后的差值情况来判断了。
4. 利用动态规划或递推思想优化
进一步思考,我们可以采用动态规划或者递推的思想来解决这个问题。定义一个状态来表示当前已经进行了若干次操作后,数组元素差值的情况以及对应的操作方式数量。
例如,设dp[i][j]表示前个位置,元素差值情况为j(这里的j可以用一种合适的数据结构来表示每个位置的差值情况,比如数组等)时的操作方式数量。那么状态转移方程可以根据选择不同区间操作后对差值的改变以及满足条件的情况来推导。
每次考虑选择一个新的区间[l,r]进行操作时,根据当前dp[i][j]的状态去更新操作后的状态dp[i'][j'](其中i'和j'是根据操作区间对位置和差值情况更新后的结果),通过不断地状态转移和累积操作方式数量,最终得到所有元素都变为w时的操作方式数量。
5. 边界情况与特殊情况处理
还需要考虑边界情况和特殊情况,比如当输入的数组元素本身就已经都等于w时,那操作方式数量就是1种(即不需要进行任何操作)。又或者像输入样例2中,数组[1,2,3]要变成w=3,经过分析会发现根本无法通过满足条件的操作来实现,此时操作方式数量就是0。
代码
以下是基于上述思路,使用 Python 语言实现的一个简单代码框架示例
def solution(n, w, array):
target_increments = [w - x for x in array]
# 如果任何一个目标增量为负数,则不可能实现
if any(x < 0 for x in target_increments):
return 0
# 计算目标增量
increments = [w - x for x in array]
# 如果有负值,直接返回 0(无解)
if any(inc < 0 for inc in increments):
return 0
# 定义递归函数
def dfs(index, used_intervals):
# 如果所有元素都已经是 0,说明达成目标
if all(x == 0 for x in increments):
return 1
# 初始化当前方案数
total_ways = 0
# 枚举区间的起点
for l in range(index, n):
# 枚举区间的终点
for r in range(l, n):
# 区间 (l, r) 不能重复使用
if (l, r) in used_intervals:
continue
# 尝试操作区间 [l, r]
for i in range(l, r + 1):
increments[i] -= 1
# 添加当前区间到使用集合
used_intervals.add((l, r))
# 递归计算剩余部分的方案数
total_ways += dfs(l, used_intervals)
# 回溯,恢复状态
for i in range(l, r + 1):
increments[i] += 1
used_intervals.remove((l, r))
return total_ways
# 调用递归函数,从第 0 个位置开始
return dfs(0, set())
if __name__ == "__main__":
# Add your test cases here
print(solution(2, 2, [1, 1]) == 2)
print(solution(3, 3, [1, 2, 3]) == 2)
。