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| 1 | +### 题目描述 |
| 2 | + |
| 3 | +这是 LeetCode 上的 **[2031. 1 比 0 多的子数组个数]()** ,难度为 **中等**。 |
| 4 | + |
| 5 | +Tag : 「树状数组」、「前缀和」 |
| 6 | + |
| 7 | + |
| 8 | + |
| 9 | +给你一个只包含 $0$ 和 $1$ 的数组 $nums$,请返回 $1$ 的数量 大于 $04 的数量的子数组的个数。 |
| 10 | + |
| 11 | +由于答案可能很大,请返回答案对 $10^9 + 7$ 取余 的结果。 |
| 12 | + |
| 13 | +一个 子数组 指的是原数组中连续的一个子序列。 |
| 14 | + |
| 15 | +示例 1: |
| 16 | +``` |
| 17 | +输入: nums = [0,1,1,0,1] |
| 18 | +
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| 19 | +输出: 9 |
| 20 | +
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| 21 | +解释: |
| 22 | +长度为 1 的、1 的数量大于 0 的数量的子数组有: [1], [1], [1] |
| 23 | +长度为 2 的、1 的数量大于 0 的数量的子数组有: [1,1] |
| 24 | +长度为 3 的、1 的数量大于 0 的数量的子数组有: [0,1,1], [1,1,0], [1,0,1] |
| 25 | +长度为 4 的、1 的数量大于 0 的数量的子数组有: [1,1,0,1] |
| 26 | +长度为 5 的、1 的数量大于 0 的数量的子数组有: [0,1,1,0,1] |
| 27 | +``` |
| 28 | +示例 2: |
| 29 | +``` |
| 30 | +输入: nums = [0] |
| 31 | +
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| 32 | +输出: 0 |
| 33 | +
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| 34 | +解释: |
| 35 | +没有子数组的 1 的数量大于 0 的数量。 |
| 36 | +``` |
| 37 | +示例 3: |
| 38 | +``` |
| 39 | +输入: nums = [1] |
| 40 | +
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| 41 | +输出: 1 |
| 42 | +
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| 43 | +解释: |
| 44 | +长度为 1 的、1 的数量大于 0 的数量的子数组有: [1] |
| 45 | +``` |
| 46 | + |
| 47 | +提示: |
| 48 | +* $1 <= nums.length <= 10^5$ |
| 49 | +* $0 <= nums[i] <= 1$ |
| 50 | + |
| 51 | +--- |
| 52 | + |
| 53 | +### 树状数组 |
| 54 | + |
| 55 | +为了方便,我们调整数组 $nums$ 下标从 $1$ 开始。同时将 $nums[i] = 0$ 的值看作 $nums[i] = -1$,并预处理出前缀和数组 $sum$。对于任意 $sum[i]$ 而言,其值域范围为 $[-n, n]$,我们可以通过对 $sum[i]$ 做整体 $n + 1$ 的偏移,将值域映射到 $[1, 2 * n + 1]$。 |
| 56 | + |
| 57 | +对于任意一个子数组 $i...j$ 而言,如果满足 $1$ 的数量大于 $0$,则必然有 $sum[j] - sum[i - 1] > 0$。 |
| 58 | + |
| 59 | +因此在求解以 $nums[j]$ 为右端点的「满足 $1$ 数量大于 $0$ 数量」的子数组个数时,等价于在问 $[0, j - 1]$ 范围内有多少个下标 $i$ 满足 $sum[i] < sum[j]$(即有多少个下标可以作为左端点)。 |
| 60 | + |
| 61 | +求解比 $x$ 小的数有多少个,可以使用「树状数组」来做。 |
| 62 | + |
| 63 | +具体的,我们可以遍历每个位置,假设当前处理到的位置是 $i$,其前缀和值 $t = sum[i]$,我们可以通过查询小于等于 $t - 1$ 的值数量来得知以 $i$ 为右端点的合法子数组数量,统计后,我们需要对数值为 $t$ 出现次数进行加一。 |
| 64 | + |
| 65 | +代码: |
| 66 | +```Java |
| 67 | +class Solution { |
| 68 | + int N = 200010, MOD = (int)1e9+7; |
| 69 | + int[] tr = new int[N]; |
| 70 | + int n; |
| 71 | + int lowbit(int x) { |
| 72 | + return x & -x; |
| 73 | + } |
| 74 | + void add(int x, int v) { |
| 75 | + for (int i = x; i <= 2 * n + 1; i += lowbit(i)) tr[i] += v; |
| 76 | + } |
| 77 | + int query(int x) { |
| 78 | + int ans = 0; |
| 79 | + for (int i = x; i > 0; i -= lowbit(i)) ans += tr[i]; |
| 80 | + return ans; |
| 81 | + } |
| 82 | + public int subarraysWithMoreZerosThanOnes(int[] nums) { |
| 83 | + n = nums.length; |
| 84 | + int ans = 0; |
| 85 | + int[] sum = new int[n + 10]; |
| 86 | + for (int i = 1; i <= n; i++) sum[i] = sum[i - 1] + (nums[i - 1] == 0 ? -1 : 1); |
| 87 | + for (int i = 0; i <= n; i++) { |
| 88 | + int t = sum[i] + n + 1; |
| 89 | + ans = (ans + query(t - 1)) % MOD; |
| 90 | + add(t, 1); |
| 91 | + } |
| 92 | + return ans; |
| 93 | + } |
| 94 | +} |
| 95 | +``` |
| 96 | +* 时间复杂度:预处理前缀和数组的复杂度为 $O(n)$;查询和插入的复杂度均为 $O(\log{n})$,整体复杂度为 $O(n\log{n})$ |
| 97 | +* 空间复杂度:$O(n)$ |
| 98 | + |
| 99 | +--- |
| 100 | + |
| 101 | +### 最后 |
| 102 | + |
| 103 | +这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 `No.2031` 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先把所有不带锁的题目刷完。 |
| 104 | + |
| 105 | +在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。 |
| 106 | + |
| 107 | +为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码,我建立了相关的仓库:https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。 |
| 108 | + |
| 109 | +在仓库地址里,你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。 |
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