一个数组可以重复分割成具有相等和的子数组的次数

题目解析

题目中要求把一个数组分割成具有相等和的子数组,即划分出一些子数组,使得每个子数组的元素和相等。问题转化为判断是否有一种划分方法满足这样的条件。

由于每个子数组的元素和相等,所以我们可以先求出整个数组的和,假设为sum。那么,如果能找到一种划分方法,使得每个子数组的元素和为x,那么必然有sum% x=0。

同时,如果我们能找到一种划分方法,满足每个子数组的元素和为x,那么也就意味着可以找到一种划分方法,使得每k个子数组的元素和为kx。因此,我们只需要在数组中寻找一些长度为k的连续子序列,使得其元素和为kx即可。

方法一:暴力枚举

算法思路

首先,我们可以枚举每个子数组的长度k,从1到n。然后,对于每个长度为k的子数组,判断其元素和是否为x。

代码实现

int cnt=0;

for(int k=1;k<=n;k++){

if(sum%k) continue;//如果不能整除就跳过

int x=sum/k;//子数组的和

int s=0;

bool flag=true;

for(int i=0;i

s+=a[i];

if(s>x){

flag=false;

break;

}else if(s==x){

s=0;

}

}

if(flag) cnt++;

}

算法分析

时间复杂度:枚举每个子数组的长度需要花费O(n)的时间,而判断每个子数组的元素和是否为x也需要花费O(n)的时间,总时间复杂度为O(n^2)。虽然这种方法的时间复杂度比较高,但由于其思路简单,所以在k比较小的情况下仍然可以使用。

方法二:前缀和+哈希表

算法思路

对于每个长度为k的子数组,其元素和为x,则我们可以得到一个等式:

sum[i]-sum[j-1]=k*x;j<=i

其中,sum[i]表示前i个元素的和。我们可以通过枚举j,来枚举所有长度为k的子数组,并计算其元素和是否为x。

但是,这样的做法时间复杂度为O(n^2),无法通过本题。我们需要优化它。可以将前缀和看做一个整体,然后对于每个子数组的元素和x,我们可以得到一个等式:

sum[i]-k*x=sum[j-1]

其中,k为子数组的长度。我们可以将其转化为如下形式:

sum[i]-sum[j-1]=k*x

这样,我们就可以使用哈希表来优化了。

代码实现

int cnt=0;

for(int k=1;k<=n;k++){

if(sum%k) continue;

int x=sum/k;

unordered_map<int,int> mp;

mp[0]=1;//从前往后,即j从0开始

int s=0;

for(int i=0;i

s+=a[i];

if(mp.count(s-x*k)){

cnt+=mp[s-x*k];//累加次数

}

mp[s]++;

}

}

算法分析

时间复杂度:枚举每个子数组的长度需要花费O(n)的时间;对于每个长度为k的子数组,我们需要计算其元素和和查找哈希表中是否存在(和-kx)这个前缀和,其中每个前缀和都只会被扫描一次,所以这一步的时间复杂度为O(n)。总时间复杂度为O(n^2)。

方法三:二分答案

算法思路

我们也可以使用二分答案的方法来解决这一问题。对于每个子数组的元素和x,我们可以二分其可能的值。具体来说,我们在区间[1,sum]中二分,假设当前二分到的值为mid,则我们需要判断是否存在一种划分方法,使得每个子数组的元素和为mid。

我们可以遍历原数组a,并对于每个位置i,求出以i结尾的长度不超过k的子数组的和。如果这个值等于mid,说明我们可以从i+1继续开始寻找下一个长度为不超过k的子数组。如果这个值大于mid,则说明我们需要将i向右移动一位,因为原先的这个子数组不满足要求。如果这个值小于mid,则说明长度不超过k的子数组的和已经超出了mid,则需要减小mid。

代码实现

int cnt=0;

int l=1,r=sum;

while(l<=r){

int mid=(l+r)/2;

int s=0,num=1;

bool flag=true;

for(int i=0;i<n;i++){

if(a[i]>mid){

flag=false;

break;

}

s+=a[i];

if(s>mid){

num++;

s=a[i];//新的子数组的和

}

}

if(!flag||num>k){//不存在划分,说明需要增加mid

l=mid+1;

}else{

cnt++;

r=mid-1;//可能存在多种方案

}

}

算法分析

时间复杂度:二分答案需要O(log(sum))的时间;遍历数组a需要O(n)的时间,因此总时间复杂度为O(n*log(sum))。

总结

本文介绍了三种解决本问题的算法:暴力枚举、前缀和+哈希表、二分答案。三种算法的核心思想都是相同的:找到一些长度为k的子数组,使得每个子数组的元素和相等。其中,暴力枚举可以说是最容易想到的,但时间复杂度不够优秀;前缀和+哈希表可以进行优化,但占用的空间比较大;二分答案是一种次优算法,它的时间复杂度介于前两种算法之间。

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