"除自身以外数组的乘积"指的是对于一个给定数组 nums,计算一个新的数组 answer,其中 answer中的每个元素 answer[i]等于原始数组 nums中除了 nums[i]这个元素之外,所有其他元素的乘积。
为了帮你直观理解,我们来看一个例子。假设有一个数组 nums = [1, 2, 3, 4],那么:
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对于
i=0(元素是1),除自身外的乘积就是2 * 3 * 4 = 24,所以answer[0] = 24。 -
对于
i=1(元素是2),除自身外的乘积就是1 * 3 * 4 = 12,所以answer[1] = 12。 -
对于
i=2(元素是3),除自身外的乘积就是1 * 2 * 4 = 8,所以answer[2] = 8。 -
对于
i=3(元素是4),除自身外的乘积就是1 * 2 * 3 = 6,所以answer[3] = 6。
因此,最终得到的 answer数组就是 [24, 12, 8, 6]。
⚠️ 计算时的注意事项
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不能使用除法 :题目明确要求不能使用除法运算。最直观的想法可能是先算出所有元素的 total_product 总乘积,然后对于每个位置,
answer[i] = total_product / nums[i]。但这种方法有两个问题:一是题目禁止使用除法;二是如果数组中存在元素0,那么total_product可能就是0,除法会导致除以零的错误或需要复杂的特殊判断。 -
处理零值元素 :如果数组中有一个
0,那么除了这个零值元素自身的位置外,其他所有位置的乘积都会是0(因为其他位置的计算都会乘上这个0),而零值元素自身位置对应的乘积则是其他所有非零元素的乘积。如果数组中有两个或更多的0,那么所有位置的乘积都将为0。例如nums = [-1,1,0,-3,3],输出是[0,0,9,0,0]。 -
时间与空间复杂度 :题目要求算法的时间复杂度必须为
O(n),并且鼓励我们尝试使用O(1)的额外空间复杂度(不包括存放结果的输出数组)来完成。
💡 常见的解决方法
为了解决这个问题,同时满足上述要求,最常用且高效的方法是"前后缀分解"(Prefix and Suffix Product)。
其核心思想是将每个位置 i的答案 answer[i]拆分为两部分:
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前缀乘积 (Prefix Product) :
nums[i]左边 所有元素的乘积,记为left[i]。 -
后缀乘积 (Suffix Product) :
nums[i]右边 所有元素的乘积,记为right[i]。
然后,answer[i]就等于 left[i] * right[i]。
这种方法通过两次遍历(一次从左到右计算前缀积,一次从右到左计算后缀积)就能得到结果,完美满足了 O(n)的时间复杂度要求。
空间优化版本
上述方法需要两个额外的数组(left和 right)来存储前缀和后缀乘积,空间复杂度为 O(n)。我们可以进行优化,只用一个输出数组 answer:
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第一次遍历(从左到右):将每个位置
i的前缀乘积 直接存入answer[i]。 -
第二次遍历(从右到左):用一个变量
suffix动态记录当前元素的后缀乘积 ,然后将其与answer[i]中已经存储的前缀乘积相乘,得到最终结果,同时更新suffix。
这样,除了输出数组和几个变量,我们没有使用额外的空间,将空间复杂度优化到了 O(1)。
希望这个解释能帮助你完全理解"除自身以外数组的乘积"的含义和解决方法!