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力扣907(java)-子数组的最小值之和(中等)

时间:2022-10-28 14:36:34浏览次数:88  
标签:arr java 907 int 元素 栈顶 力扣 数组 边界

题目:

给定一个整数数组 arr,找到 min(b) 的总和,其中 b 的范围为 arr 的每个(连续)子数组。

由于答案可能很大,因此 返回答案模 10^9 + 7 。

 

示例 1:

输入:arr = [3,1,2,4]
输出:17
解释:
子数组为 [3],[1],[2],[4],[3,1],[1,2],[2,4],[3,1,2],[1,2,4],[3,1,2,4]。
最小值为 3,1,2,4,1,1,2,1,1,1,和为 17。
示例 2:

输入:arr = [11,81,94,43,3]
输出:444
 

提示:

1 <= arr.length <= 3 * 104
1 <= arr[i] <= 3 * 104

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode.cn/problems/sum-of-subarray-minimums
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权,非商业转载请注明出处。

解题思路:

先记录一下我没通过的解题思路:

我想利用双循环来解题,外层循环表示从连续子数组的开始,内层循环表示连续子数组的结束,这样数组中的每个单个元素也能相加,遍历过程中也能更新最小值,以及得到求和,最后将和与10^9 + 7取模即可。

但是用例过不去,我还找不出来原因,哭了我这个小垃圾~

问题代码:

 1 class Solution {
 2     public int sumSubarrayMins(int[] arr) {
 3         int sum = 0, n = arr.length;
 4         for(int i = 0; i < n; i++){
 5             sum += arr[i];
 6             int min_num = arr[i];
 7             for(int j = i + 1; j < n; j++){
 8                 if(arr[j] > min_num){
 9                     sum += min_num;
10                 }else{
11                     sum += arr[j];
12                     min_num = Math.min(min_num, arr[j]);
13                 }
14             }
15         }
16         int MOD = 1_000_000_007;
17         return (int)(sum % MOD);
18     }
19 }

参考评论区的各位大佬,得到以下题解~ 

单调栈+贡献法:

①贡献法:

例如:[1,4,2,3,1]中2是子数组[2]、[4,2]、[2,3]、[4,2,3]的最小值,那么2对答案的贡献就是2*4 = 8。

由于以2为连续子数组中的最小值,那么连续子数组中就不能包含比2小的数,因此就可以找到2左右两侧比它小的数的下标,这样就可以确定以2为最小值的连续子数组的边界范围。左右两边比2小的边界范围在(0,4),闭区间为[1,3]。

设arr[i]对应的边界为开区间(L,R),子数组需要包含arr[i],故:

  • 左边的下标可以是:L, L+1, L+2,...,i,一共有i-L个;
  • 右边的下标可以是:i,i+1,i+2,...,R-1,一共有R-i个;

arr中不含重复元素的前提下,以arr[i]为最小值的数组个数为 (i-L)*(R-i) ,对答案的贡献值为 arr[i] *(i-L)*(R-i) (类比:上衣有n件,裤子有m条,则一共有 n * m中搭配方法)。注意:如果左侧没有比 arr[i]小的元素,则L= -1,如果右侧没有比 arr[i]小的元素,则R= n,

如果arr中包含重复元素,例如[1,2,4,2,3,1],第一个2和第二个2对应的边界为(0,5),都包含了子数组[2,4,2,3],这样就会计算同一个子数组。

这样需要修改一下边界的定义,将左边界改为小于等于arr[i]的元素下标,右边界依然为小于arr[i]的元素下标,那么:第一个2对应的边界为(0,5),第二个2对应的边界为(1,5)。

单调栈:参考@【爪哇缪斯L5】:https://leetcode.cn/problems/sum-of-subarray-minimums/solution/-by-muse-77-367z/

构建一个单调递增的栈,里面存放的是元素的下标,如果栈为空,那么直接入栈,如果栈不为空,则进行如下操作:

  • 如果 栈顶元素对应的值 >= arr[i]:就弹出栈顶元素,直到栈为空或者栈顶元素对应的值更小,此时栈顶就是最近更小值的位置,即为左边界,即(新的栈顶元素, i),反过来想想,对于每个出栈的元素,当前元素arr[i]就是向右比它更小的第一个元素,这样也就得到右边界(结合下面的图解进行理解);
  • 如果 栈顶元素对应的值 < arr[i]:则arr[i]直接入栈

例如:

 当遍历完整个数组以后,栈中仍然还存在元素,让剩下元素出栈,根据题目中【提示】部分描述,1 <= arr[i] <= 3 * 10^4,所以,arr数组中所有元素都是大于0的,那么我们就虚拟一个元素将其放入堆栈中,因为堆栈中所有元素的值都大于0,所以也就都会被执行出栈操作了。

 java代码:

 1 class Solution {
 2     private static final long MOD = 1000000007;
 3     public int sumSubarrayMins(int[] arr) {
 4         long ans = 0;
 5         Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
 6         //最左边界哨兵入栈,-1是索引
 7         stack.push(-1);
 8         for(int i = 0; i <= arr.length; i++){
 9             //添加末尾哨兵,已经超过数组长度
10             //则设一个虚拟哨兵索引为n对应的值为0,方便剩余元素出栈
11             int m = i < arr.length ? arr[i] : 0;
12             while(stack.size() > 1 && arr[stack.peek()] >= m){
13                 int r = stack.pop();
14                 //当前栈顶的贡献值
15                 //(栈顶-弹出后的栈顶)*(当前值的下标-弹出栈顶)
16                 ans += (long) arr[r] * (r - stack.peek()) * (i - r);
17             }
18             stack.push(i);
19         }
20         return (int)(ans % MOD);
21     }    
22 }

标签:arr,java,907,int,元素,栈顶,力扣,数组,边界
From: https://www.cnblogs.com/liu-myu/p/16834751.html

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