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  • sum求和类题目

    今天看到这道题目:http://www.cnblogs.com/charlesblc/p/5930311.html

    题目地址:https://leetcode.com/problems/split-array-largest-sum/

    很好,也很难。开拓了思路,用二分法来查找结果备选,然后直接划分原集合,来反过来是否是合理的解。是或者不是的话,继续向相应的方向进行二分。

     #TitleEditorialAcceptanceDifficultyFrequency 
     。 454   43.3% Medium  
     。 437   38.7% Easy  
     。 416   37.5% Medium  
     。 410   32.2% Hard  
     。 404   45.7% Easy  
     。 377   41.6% Medium  
     。 373   29.8% Medium  
     。 371   51.4% Easy  
     。 364   50.4% Medium  
     。 363   32.1% Hard  
     。 339   59.8% Easy  
     。 327   28.9% Hard  
     。 325   41.6% Medium  
     。 308   19.8% Hard  
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     。 304   22.7% Medium  
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     。 170   22.7% Easy  
     。 167   48.2% Medium  
     。 129   35.2% Medium  
     。 124   25.0% Hard  
     。 113   31.4% Medium  
     。 112   32.9% Easy  
     。 64   37.2% Medium  
     。 40   31.3% Medium  
     。 39   35.7% Medium  
     。 18
    4Sum  
      25.7% Medium  
     。 16   30.5% Medium  
     。 15
    3Sum  
      20.9% Medium  
     。 1   29.9% Easy

    先看的 

    363 Max Sum of Rectangle No Larger Than K     32.1% Hard

    很难。看解法的时候,还看到一个很好的解法分析的页面:Link,能够处理 连续子数组求最大和 问题。

    这个页面很好,层层递进,从最原始的O(n^3)的暴力查找,到记录sum(i)到i为止的和,然后sum(j)-sum(i) 得到sum(i...j)的方式,提升到O(n^2);然后,通过分治法,一分为二的左右查找,然后中间从两边扩展再求和,将复杂度进一步有划到O(nlgn)。最后,解决DP的思想,直接采用max(j)= max(i) + sum(i...j)的方式,但是优化的是,max(i)如果是负数,就不用记录,用0就行了,所以其实可以O(n)的复杂度,直接进行求和,遇到和为负数就舍弃就可以了,复杂度为O(n),已经最优化。(Kadane算法)

    注意一个引申的是,找出和最大的矩阵

    我的方法是,先纵向处理,用sum(i)记录同一列中从最上方到i行的和,然后用sum(j)-sum(i)就能够求出这一列中的sum(i...j),复杂度O(n),

    然后对于横向,对于每一个行的组合,用sum(i...j)作为基本元素,采用上面的Kadane算法来处理,复杂度一共 O(n*n*m),所以取较小的一个维度为n.

    而上面原题是对于sum有限制的,不大于某个数(比如k)的最大和

    参考解法里面的带的文章,可以得出,求出sum(i)后放入一个set,每次对于sum(j),用一个upper_bound获得不小于sum(j)-k的sum(i),这样sum(j)-sum(i)就小于k,并且是当前最大的了。

    upper_bound是取得右侧范围,复杂度是O(lgn),所以对于一维数组,复杂度是 O(nlgn),而对于矩阵,复杂度是:

    O[min(m,n)^2 * max(m,n) * log(max(m,n))], space O(max(m, n)).

    特别注意的是,对于上面的space O(max(m, n)) 指的是对于用一列的结果(假设矩阵是扁的)不需要保存每一个sum(j), sum(i),只需要循环的时候,直接得出同一列里面sum(i...j)就可以了,而对于横向,行的结果(每一行都很长),是需要算出每一个sum(a), 并且把结果保存到set里面的。

     

    另外注意,stl里面set的底层实现是红黑树。另,map的底层实现也是红黑树。vector是动态数组实现

    另,用Java的TreeSet的ceiling可以模拟upper_bound(获得更大范围里面最小的数),floor可以模拟 lower_bound(获得更小范围内最大的数)。

    好了,看这道题目:

    327 Count of Range Sum     28.9% Hard

    我觉得是不是可以参考之前的放在set里面,然后用upper_bound或者lower_bound来处理。但是要注意的是,要用multiset,因为可能会有重复的元素。

    解法中,也提到,可以用divide-and-conque方法,复杂度比naive方法,有所优化。

    另外解法里提到的  https://discuss.leetcode.com/topic/33738/share-my-solution 里面关于 MergeSort模拟的方法,的确是正确的,虽然稍稍有点费解。仔细看了一下,还是能够理解的。

    利用MergeSort还能处理个子排序的问题,就是一个人后面有几个人比自己高吧。有很多变通

    这道题目:

    308 Range Sum Query 2D - Mutable     19.8% Hard

    在locked文件里面,有解法。

    注意题目中有一句 "calls to update and sumRegion function is distributed evenly"

    在update和sumRegion调用频率不同的情况下,可以有不同的对策。而对于调用频率相似的情况,那么解法中也给了折衷的方案。

    当然,还有线段树的方法,但是面试中,一般不会涉及这一块。

    124 Binary Tree Maximum Path Sum     25.0% Hard

    解法里面有。基本就是两课子树的递归,然后分别给出带root和不带root的,然后再用带root的跟本身的root做一下结合和比较处理。

    18 4Sum     25.7% Medium

    解法非常好。我也想到了一定的思路。基本的基础是排序后两边向中间收敛。但是4sum多了对更多的两个元素的处理,以及一些去重的处理。

    很好!

    16 3Sum Closest     30.5% Medium

    开始我想到的是,先两端向中间收敛,然后找备选的第三个,但是发现实现有问题。所以更好的方法是,先选定一个,然后两端向中间收敛,通过与目标的比较,来确定是向上还是向下收敛。这种解法更好!

    15 3Sum     20.9% Medium

    标准的固定一个,两边向中间收敛的解法。

    39 Combination Sum     35.7% Medium

    标准的递归解法。先取一个元素,然后多次迭加之后,看剩余的数字,是否还有其他的结果。可以用DP.

    40 Combination Sum II     31.3% Medium

    跟上面那个解法类似,就是每次去掉一个元素,同时这样也是可以用DP的。

    216 Combination Sum III     41.9% Medium

    比上面那个简单一些,也是遍历。

    377 Combination Sum IV     41.6% Medium

    这个跟Combination Sum 1 很相似,但是这个对于不同排序的结果算作多个。所以每次不用从下一个位置开始遍历,直接所有待选元素,是不是target减数字就可以了。

    64 Minimum Path Sum     37.2%

    Medium

    这道题目,可以看每一个点,到这个位置的最小代价。 

    1 Two Sum     29.9% Easy

    基本题。

    112 Path Sum     32.9% Easy

    基本题,每次去掉root,然后递归。

    113 Path Sum II     31.4% Medium

    跟上面那道题目一样的。

    437 Path Sum III     38.7% Easy

    其实就是用了个递归做的。还是应该多考虑DP的。

    454 4Sum II     43.3% Medium

    好!开始我想到的是先固定两个,然后另外两个,从两端向中间收敛。但是会有不少重复的情况。而我实际做的是,两两相加,通过Map或者HashMap来进行匹配,这样的话,其实是更加快的,而且应该重复的情况不多。

    129 Sum Root to Leaf Numbers     35.2% Medium

    用的DFS深度遍历,用一个curVal记录当前的值。

    209 Minimum Size Subarray Sum     28.6% Medium

    题目还是蛮好的。设置两个游标,一前一后。

    259 3Sum Smaller     40.6% Medium

    下面代码是最终的解法,注意其中有两点:1是ret+的是end和front的距离,2是用了java的容器来实现引用传递。

    public class Solution {
        public int threeSumSmaller(int[] nums, int target) {
            if (nums == null)
                throw new IllegalArgumentException("nums is null");
            List<Integer> ret = new ArrayList<Integer> ();
            ret.add(0);
            Arrays.sort(nums);
            for (int i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
                twoSumSmaller(nums, i + 1, target - nums[i], ret);
            }
            return ret.get(0);
        }
        
        private void twoSumSmaller(int[] nums, int i, int target, List<Integer> ret) {
            int front = i;
            int end = nums.length - 1;
            while (front < end) {
                if (nums[front] + nums[end] < target) {
                    ret.set(0, ret.get(0) + end - front);
                    front++;
                } else{
                    end--;
                }
            }
        }
    }
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    307 Range Sum Query - Mutable     18.4% Medium

    这个要用Binary-Index-Tree。挺难的!

    后继:可以理解为节点的父亲节点。是离它最近的,且编号末位连续0比它多的就是的父亲,如e[2]是e[1]的后继;e[4]是e[2]的后继。

          如e[4] = e[2]+e[3]+a[4] = a[1]+a[2]+a[3]+a[4] ,e[2]、e[3]的后继就是e[4]。

          后继主要是用来计算e数组,将当前已经计算出的e[i]添加到他们后继中。

        前驱:节点前驱的编号即为比自己小的,最近的,最末连续0比自己多的节点。如e[7]的前驱是e[6],e[6]的前驱是e[4]。

            前驱主要是在计算连续和时,避免重复添加元素。

          如:Sum(7)=a[1]+...+a[7]=e[7]+e[6]+e[4]。(e[7]的前驱是e[6], e[6]的前驱是e[4])

    计算前驱与后继:

          lowbit(i) = ( (i-1) ^ i) & i ;  (应该是只有一位是1,就是原数字最后面的一个1)

          节点e[i]的前驱为 e[ i - lowbit(i) ];

          节点e[i]的后继为 e[ i + lowbit(i) ]

    325 Maximum Size Subarray Sum Equals k     41.6% Medium

    方法还是很好的,一开始我没有想到。Hash用的很溜。

    注意Hash里面只需要存一份,因为只留下标最前面的就行了。

    public class Solution {
        public int maxSubArrayLen(int[] nums, int k) {
            int[] sums = new int[nums.length];
            for(int i=0; i<nums.length; i++) {
                if (i==0) sums[i] = nums[i];
                else sums[i] = sums[i-1] + nums[i];
            }
            int max = 0;
            Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
            for(int i=0; i<nums.length; i++) {
                if (sums[i]==k) max=Math.max(max, i+1);
                else {
                    Integer j=map.get(sums[i]-k);
                    if (j!=null) max = Math.max(max, i-j);
                }
                if (!map.containsKey(sums[i])) map.put(sums[i], i);
            }
            return max;
        }
    }
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    339 Nested List Weight Sum     59.8% Easy

    这道题目的解法其实很不错:

    两种方法都很经典:

    class Solution {
    public:
        int depthSum(vector<NestedInteger>& nestedList) {
            int res = 0;
            for (auto a : nestedList) {
                res += getSum(a, 1);
            }
            return res;
        }
        int getSum(NestedInteger ni, int level) {
            int res = 0;
            if (ni.isInteger()) return level * ni.getInteger();
            for (auto a : ni.getList()) {
                res += getSum(a, level + 1);
            }
            return res;
        }
    };
    View Code

    第二种:

    class Solution {
    public:
        int depthSum(vector<NestedInteger>& nestedList) {
            return helper(nestedList, 1);
        }
        int helper(vector<NestedInteger>& nl, int depth) {
            int res = 0;
            for (auto a : nl) {
                res += a.isInteger() ? a.getInteger() * depth : helper(a.getList(), depth + 1);
            }
            return res;
        }
    };
    View Code
    364 Nested List Weight Sum II     50.4% Medium

    跟上面一道题目很类似。但是权重是从下往上增加。所以更难了。

    其实方法也很直接。先检查最大深度,然后计算。就行了。

    371 Sum of Two Integers     51.4% Easy

    把位运算的巧妙运用到了极致。

    注意:if you want to get a negative number, you can simply do ~x + 1

    题目非常好,看迭代的做法不大看的懂。看下面递归的方式,就容易理解多了:

    // Recursive
    public int getSum(int a, int b) {
        return (b == 0) ? a : getSum(a ^ b, (a & b) << 1);
    }
    
    // Recursive
    public int getSubtract(int a, int b) {
        return (b == 0) ? a : getSubtract(a ^ b, (~a & b) << 1);
    }

    然后就可以看迭代的解法了:

    // Iterative
    public int getSum(int a, int b) {
        if (a == 0) return b;
        if (b == 0) return a;
    
        while (b != 0) {
            int carry = a & b;
            a = a ^ b;
            b = carry << 1;
        }
        
        return a;
    }
    
    // Iterative
    public int getSubtract(int a, int b) {
        while (b != 0) {
            int borrow = (~a) & b;
            a = a ^ b;
            b = borrow << 1;
        }
        
        return a;
    }
    View Code
    373 Find K Pairs with Smallest Sums     29.8% Medium

    我记录的解法,是非常好的。先用一个数组记录下搭档的位置,然后遍历数组,和搭档的位置一起匹配进行处理。另外,其实还可以加一次剪枝的方案在里面。

    404 Sum of Left Leaves     45.7% Easy

    注意是叶子,所以函数里面带了一个参数来处理。

    416 Partition Equal Subset Sum     37.5% Medium

    我觉得这道题目,跟 Combination Sum 系列很像。

    求的结果,就是一半的结果。但是这里面既不用求个数,也不用打印,只需要判断是否存在。所以方法用的是加HashSet,然后对于HashSet里面没有元素,都累加当前元素,得到新的和。

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