【0基础学算法】前缀和刷题日志(一):前缀与后缀的交织

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寻找数组的中心下标

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寻找数组的中心下标

题目描述

解法

本题需要预处理两个前缀和数组,分别计算数组前部分的和与后部分的和,然后比较两者是否相等,即可求出目标下标。

具体逻辑如下:

【注意】
因为nums下标是以0开始计算的,所以递推公式不能按部就班,需要特殊处理。

这里也启示我们:不要死记硬背,理解原理乃上上策!!!

  1. 预处理一个前缀和数组f,下标从1开始计算
  • f[i]表示区间[0,i-1]所有元素的和
    如何递推?
    看图:

    不难看出:
    f [ i ] = f [ i − 1 ] + n u m s [ i − 1 ] f[i]=f[i-1]+nums[i-1] f[i]=f[i−1]+nums[i−1]
    注意:从左向右递推
  1. 预处理一个前缀和数组g,下标从1开始计算
  • g[i]表示区间[i+1,n-1]所有元素的和
    看图:

    g [ i ] = g [ i + 1 ] + n u m s [ i + 1 ] g[i]=g[i+1]+nums[i+1] g[i]=g[i+1]+nums[i+1]
    注意:从右向左递推
  1. 使用前缀和数组找出目标下标

    遍历数组,判断f[i] == g[i]即可,是则直接返回下标

  2. 细节问题

  • 注意边界情况
    • i=0时,f会越界,设置f(0) = 0即可
    • i=n-1时,g会越界,设置g(n-1) = 0即可
      当然,如果我们使用的是vector的话,就不用担心这个问题了,因为vector的对象创建时,所有元素会初始化为0。
  1. 代码
cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int pivotIndex(vector<int>& nums) 
    {
        int n = nums.size();
        vector<int> f(n);
        vector<int> g(n);
        //预处理前缀和数组
        for(int i = 1; i < n; ++i)
            f[i] = f[i-1] + nums[i-1];
        //预处理后缀和数组
        for(int i = n - 2; i >= 0; --i)
            g[i] = g[i+1] + nums[i+1];
        //寻找结果
        for(int i = 0; i < n; ++i)
            if(f[i] == g[i]) return i;
		//无结果返回-1
        return -1;
    }
};

除自身以外数组的乘积

题目链接

238. 除⾃⾝以外数组的乘积

题目描述

解法

前缀积

前缀积与前缀和的思想一摸一样,将加换成乘即可,但还需处理一些细节问题。

具体逻辑如下:

该题逻辑与上一题类似,需要处理两个前缀积:

  1. 预处理前缀积f以及后缀积g
  • f[i]表示区间[0,i-1]所有元素的积
  • g[i]表示区间[i+1,n-1]所有元素的积
    递推公式推导也和上一题类似,看图:

    不难看出:
    f [ i ] = f [ i − 1 ] ∗ n u m s [ i − 1 ] f[i]=f[i-1]*nums[i-1] f[i]=f[i−1]∗nums[i−1]从左向右递推
    g [ i ] = g [ i + 1 ] ∗ n u m s [ i + 1 ] g[i]=g[i+1]*nums[i+1] g[i]=g[i+1]∗nums[i+1]从右向左递推
  1. 使用前后缀积解决问题

    定义目标数组ret
    r e t [ i ] = f [ i ] ∗ g [ i ] ret[i]=f[i]*g[i] ret[i]=f[i]∗g[i]

    用该公式遍历填充ret即可

  2. 细节问题

    处理边界问题:

    • i=0时,f会越界,设置f(0) = 1即可
    • i=n-1时,g会越界,设置g(n-1) = 1即可

    注意:千万不要设置成0了,否则所有元素都会递推为0.

  3. 代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    vector<int> productExceptSelf(vector<int>& nums) 
    {
        int n = nums.size();
        vector<int> f(n);
        vector<int> g(n);
        //预处理前缀积数组
        f[0] = 1;//处理边界情况
        for(int i = 1; i < n; ++i)
            f[i] = f[i-1] * nums[i-1];
        //预处理后缀积数组
        g[n-1] = 1;
        for(int i = n-2; i >= 0; --i)
            g[i] = g[i+1] * nums[i+1];
        //使用
        vector<int> ret(n);
        for(int i = 0; i < n; ++i)
            ret[i] = f[i] * g[i];
        return ret;
    }
};
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