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    java牛牛的博客:[leetcode]560. 和为K的子数组

    作者:[db:作者] 时间:2021-09-04 09:24

    • 个人博客:https://javaniuniu.com/
    • 难度:中等
    • 本题涉及算法: 前缀和 哈希表
    • 思路:前缀和 哈希表
    • 类似题型:

    题目 560. 和为K的子数组

    给定一个整数数组和一个整数 k,你需要找到该数组中和为 k 的连续的子数组的个数。

    示例 1 :

    输入:nums = [1,1,1], k = 2
    输出: 2 , [1,1] 与 [1,1] 为两种不同的情况。
    

    说明 :

    数组的长度为 [1, 20,000]。
    数组中元素的范围是 [-1000, 1000] ,且整数 k 的范围是 [-1e7, 1e7]。
    

    方法一 前缀和

    解题思路

    • 题目理解

      • 在数组 nums 中找到连续子数组和为 k,并返回子数组个数
      • 我们假设 从左到右 前缀和为 preSum[0]preSum[0]...preSum[i+1]
      • 我们再根据下面的 前缀和推倒过程 ,可以得到任意连续子数组和
      • 只要 p r e S u m [ r i g h t + 1 ] ? p r e S u m [ l e f t ] = k preSum[right+1] - preSum[left] = k preSum[right+1]?preSum[left]=k 即可得到结果
    • 前缀和推倒过程

    preSum[0] = 0
    preSum[1] = num[0] = preSum[0] + nums[0]
    preSum[2] = num[0] + num[1] = preSum[1] + nums[1]
    preSum[3] = num[0] + num[1] + nums[2] = preSum[2] + nums[2]
    .
    .
    preSum[i+1] = num[0] + num[1] ... + nums[i] = preSum[i] + nums[i]
    
    • 复杂度分析
      • 时间复杂度 O ( N 2 ) O(N^2) O(N2) :假设数组长度为 n ,遍历两次 ;
      • 空间复杂度 O ( N + 1 ) O(N+1) O(N+1) :假设数组长度为 n,其中 preSum[0] 为前缀初始值。

    java

    class Solution {
        public int subarraySum(int[] nums, int k) {
            int len = nums.length;
            // 计算前缀和数组
            int[] preSum = new int[len + 1];
            preSum[0] = 0;
            for (int i = 0; i < len; i++) {
                preSum[i + 1] = preSum[i] + nums[i];
            }
            int count = 0;
            for (int left = 0; left < len; left++) {
                for (int right = left; right < len; right++) {
                    // 区间和 [left..right],注意下标偏移
                    if (preSum[right + 1] - preSum[left] == k) {
                        count++;
                    }
                }
            }
            return count;
        }
    }
    

    python

    class Solution:
        def subarraySum(self, nums: List[int], k: int) -> int:
            nums_len = len(nums)
            pre_sum = [0] * (nums_len+1)
            count = 0
            for i,num in enumerate(nums):
                pre_sum[i+1] = pre_sum[i] + num
            for left in range(len(nums)):
                for right in range(left,len(nums)):
                    if pre_sum[right+1] - pre_sum[left] == k:
                        count += 1
            return count
    

    方法二 前缀和 + 哈希表

    • 还是前缀和的思想,我们把前缀和放在 map 中, map.put(preSum,前缀和出现次数) (数组中可能会有负数,所以可能会重复出现)

    java

    public int subarraySum(int[] nums, int k) {
            int count = 0;
            // key:前i个元素的和,value:对应key 出现的个数
            Map<Integer,Integer> preSumMap = new HashMap<>();
            // 数组下标为 0,则前面数组为空,所以和为 0,且出现一次  
            preSumMap.put(0, 1);
            int preSum = 0;
            for(int i = 0;i<nums.length;i++) {
                preSum += nums[i];
                if (preSumMap.containsKey(preSum-k)){
                    count += preSumMap.get(preSum-k);
                }
                preSumMap.put(preSum, preSumMap.getOrDefault(nums[i], 0)+1);
            }
    
            return count;
        }
    

    python

    class Solution:
        def subarraySum(self, nums: List[int], k: int) -> int:
            pre_sum = 0
            count = 0
            pre_sum_dict = collections.defaultdict(int)
            pre_sum_dict[0] = 1
            for num in nums:
                pre_sum += num
                if pre_sum - k in pre_sum_dict:
                    count += pre_sum_dict.get(pre_sum - k)
                pre_sum_dict[pre_sum] +=  1
            return count
    
    • 复杂度分析

      • 时间复杂度 O ( N ) O(N) O(N) :假设数组长度为 n ,我们遍历数组长度为 n
      • 空间复杂度 O ( N ) O(N) O(N) :假设数组长度为 n,哈希表在最坏的情况下,保存 n 个不同元素
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