第186场周赛

前言

  • 分割字符串的最大得分 {\color{green}{\text{[简单]}}}
  • 可获得的最大点数 {\color{orange}{\text{[中等]}}}
  • 对角线遍历II {\color{orange}{\text{[中等]}}}
  • 带限制的字序列和 {\color{red}{\text{[困难]}}}

分割字符串的最大得分

  • 题目连接
  • 解释:
    要求我们将所给字符串分成左右两段,使得左段中0的数目加上右段中1的数目之和尽可能的大。
  • 解题思路
    首先统计字符串中0的数目和1的数目,然后遍历字符串,计算在i位置上时, [0,i]0的数目和[i+1, n)1的数目总和,计算公式如下

score = zero+one-(i+1-zero)

  • 其中score为在i位置进行分割时的得分,zero表示到i位置时0的数目,one表示整个字符串中1的数目。

  • 代码

class Solution {
    public int maxScore(String s) {
        int one = 0;
        for (char c : s.toCharArray()) {
            if (c == '1') one++;
        }
        int zero = 0, ans = 0;
        int n = s.length();
        
        // 注意左右两段均不能为空
        for (int i = 0; i < n-1; i++) {
            if (s.charAt(i) == '0') zero++;
            int cur = zero + one-(i+1-zero);
            ans = Math.max(ans, cur);
        }
        return ans;
    }
}
  • 复杂度分析:
    时间复杂度: O(N)遍历一遍字符串的开销,每次计算时间复杂度O(1)
    空间复杂度: O(1)未使用额外空间

可获得的最大点数

  • 题目链接
  • 解释:
    每次从一个数组的头部或尾部取出一个数字,最多可取k次,求所取数字和的最大值。
  • 解题思路:
    因为每次只能从该数组的头部或尾部取一个数字,因此最终会剩余一个长度为n-k的连续子数组(n为),要想所取数字和尽可能大,则剩余的子数组和则需要尽可能小,因此题目转化为求一个长度为n-k的连续子数组的最小值,为此我们可以简单枚举所有长度为n-k区间,而每个区间和由可以利用前缀和数组简单的计算出。
class Solution {
    public int maxScore(int[] cardPoints, int k) {
        int n = cardPoints.length;
        int[] sum = new int[n+1];
        
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            sum[i] = sum[i-1] + cardPoints[i-1];
        }
        
        int minv = Integer.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i <= n-(n-k); i++) {
            minv = Math.min(minv, sum[i+n-k]-sum[i]);
        }
        return sum[n]-minv;
    }
}
  • 复杂度分析
  • 时间复杂度: O(n)
  • 空间复杂度: O(n),记录前缀和数组所占用的空间。

对角线遍历II

  • 题目链接
  • 解释:
    按照如下的次序遍历该二维矩阵中的元素


    遍历规则

注意到该矩阵没行元素数量不一,最多10^510^5列,但是最多只有10^5个元素,因此我们必须只能遍历存在的元素,并为每个元素确定它所在结果数组中的具体位置。根据观察易发现如下规律

  1. 在同一斜对角线上的元素,其所在行x与所在列y之和相同
  2. 在同一斜对角线上的元素,按照所在行x由大到小排序
    基于上述两点,我们可以先遍历该不规则二维矩阵,统计每个数字的所在行x和所在列y,再按照上述规则排序即可。
  • 代码
class Solution {
    public int[] findDiagonalOrder(List<List<Integer>> nums) {
        int n = nums.size();
        List<Point> arr = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int j = nums.get(i).size();
            for (int t = 0; t < j; t++) {
                arr.add(new Point(i, t, nums.get(i).get(t)));
            }
        }
        Collections.sort(arr, (o1,o2)->((o1.x+o1.y)==(o2.x+o2.y)?(o2.x-o1.x):((o1.x+o1.y)-(o2.x+o2.y))));
        int[] ans = new int[arr.size()];
        for (int i = 0; i < arr.size(); i++)
            ans[i] = arr.get(i).val;
        return ans;
    }
}
class Point {
    int x,  y, val;
    public Point(int x, int y, int val) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.val = val;
    }
}
  • 算法复杂度
    时间复杂度: O(NlogN)其中N为二维矩阵中元素个数,开销来自于排序操作。
    空间复杂度:O(N) 其中N为二维矩阵中元素个数。

带限制的子序列和

  • 题目链接

  • 解释:
    题目要求我们找出一个和最大的子序列,且子序列中任意2个相邻元素在原数组中的位置距离不超过k

  • 分析:
    动态规划的方法

  1. dp[i]为以i位置为结束并包含了nums[i]这个元素的满足条件的子序列最大和。
  2. 则易得动态转移方程为:dp[i]=nums[i] + max(0, dp[i-1], dp[i-2],...dp[i-k])

根据以上两点我们可以容易的实现一个时间复杂度为O(N*k)的解法,其中N为数组中元素总数,考虑到Nk的取值上限均到达了10^5,该方法会超时。

  • 优化
    根据动态转移方程可以发现,为了计算出dp[i],我们仅需要知道dp[i-k]dp[i-1]中的最大值,当计算完成后,dp[i-k]不再需要,dp[i]成为了一个新的需要考虑的元素,也就是说我们要在dp数组上维护一个大小为k的窗口,并在窗口前移的过程中更新窗口中的最大值。为了使得获取窗口中最大值的速度尽可能快,我们可以用一个双端队列来维护更新操作
  1. 队列的队首为当前窗口中的最大值
  2. 当前窗口中的元素数量到达k时,再加入新元素前,要移除一个最早加入的元素,也就是dp[i-k],若dp[i-k]与当前队首元素相同,则移除队首元素,否则说明dp[i-k]此时并不在窗口中(即在下面的插入操作中被淘汰掉),则不做任何操作
  3. 把新计算出的dp[i]加入到窗口中去,具体操作是和队尾元素比较,若比当前队尾元素大,则把当前队尾元素淘汰掉,否则将dp[i]加入到队尾。
  • 代码
class Solution {
    public int constrainedSubsetSum(int[] nums, int k) {
        int n = nums.length, ans = Integer.MIN_VALUE;;
        int[] dp = new int[n];
        
        LinkedList<Integer> que = new LinkedList<>();
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int maxv = Math.max(0,que.peekFirst()==null?0:que.peekFirst());
            dp[i] = nums[i] + maxv;
            if (i >= k && que.peekFirst()==dp[i-k]) que.pollFirst();
            while (!que.isEmpty() && dp[i] > que.peekLast()) que.pollLast();
            que.addLast(dp[i]);
            ans = Math.max(dp[i], ans);
        }
        return ans;
    }
}
  • 复杂度分析
    时间复杂度:O(N)
    空间复杂度:O(k)
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