题目
作为国王的统治者,你有一支巫师军队听你指挥。
给你一个下标从 0 开始的整数数组 strength ,其中 strength[i] 表示第 i 位巫师的力量值。对于连续的一组巫师(也就是这些巫师的力量值是 strength 的 子数组),总力量 定义为以下两个值的 乘积 :
巫师中 最弱 的能力值。
组中所有巫师的个人力量值 之和 。
请你返回 所有 巫师组的 总 力量之和。由于答案可能很大,请将答案对 109 + 7 取余 后返回。
子数组 是一个数组里 非空 连续子序列。
示例 1:
输入:strength = [1,3,1,2]
输出:44
解释:以下是所有连续巫师组:
- [1,3,1,2] 中 [1] ,总力量值为 min([1]) * sum([1]) = 1 * 1 = 1
- [1,3,1,2] 中 [3] ,总力量值为 min([3]) * sum([3]) = 3 * 3 = 9
- [1,3,1,2] 中 [1] ,总力量值为 min([1]) * sum([1]) = 1 * 1 = 1
- [1,3,1,2] 中 [2] ,总力量值为 min([2]) * sum([2]) = 2 * 2 = 4
- [1,3,1,2] 中 [1,3] ,总力量值为 min([1,3]) * sum([1,3]) = 1 * 4 = 4
- [1,3,1,2] 中 [3,1] ,总力量值为 min([3,1]) * sum([3,1]) = 1 * 4 = 4
- [1,3,1,2] 中 [1,2] ,总力量值为 min([1,2]) * sum([1,2]) = 1 * 3 = 3
- [1,3,1,2] 中 [1,3,1] ,总力量值为 min([1,3,1]) * sum([1,3,1]) = 1 * 5 = 5
- [1,3,1,2] 中 [3,1,2] ,总力量值为 min([3,1,2]) * sum([3,1,2]) = 1 * 6 = 6
- [1,3,1,2] 中 [1,3,1,2] ,总力量值为 min([1,3,1,2]) * sum([1,3,1,2]) = 1 * 7 = 7
所有力量值之和为 1 + 9 + 1 + 4 + 4 + 4 + 3 + 5 + 6 + 7 = 44 。
示例 2:
输入:strength = [5,4,6]
输出:213
解释:以下是所有连续巫师组:
- [5,4,6] 中 [5] ,总力量值为 min([5]) * sum([5]) = 5 * 5 = 25
- [5,4,6] 中 [4] ,总力量值为 min([4]) * sum([4]) = 4 * 4 = 16
- [5,4,6] 中 [6] ,总力量值为 min([6]) * sum([6]) = 6 * 6 = 36
- [5,4,6] 中 [5,4] ,总力量值为 min([5,4]) * sum([5,4]) = 4 * 9 = 36
- [5,4,6] 中 [4,6] ,总力量值为 min([4,6]) * sum([4,6]) = 4 * 10 = 40
- [5,4,6] 中 [5,4,6] ,总力量值为 min([5,4,6]) * sum([5,4,6]) = 4 * 15 = 60
所有力量值之和为 25 + 16 + 36 + 36 + 40 + 60 = 213 。
参数范围:
1 <= strength.length <= 105
1 <= strength[i] <= 109
单调栈+两个前缀和
时间复杂度: O(n)。
单调栈
枚举各数组的最小值。left 是从右向左第一个小于strength[i]的下标是left,如果不存在left是-1;right是从左向右第一个小于等于strength[i]的下标,如果不存在right为m_c。
如果一个子数组strength[li,ri]的最小值是strength[i],且strength[i]左边没有和它相等的值。则:
li的取值范围是:(left,i]
ri的取值范围是:[i,right)
我们可以这样计算这些子数组和的和。累加strength[i]它出现的次数。
无论li和ri取值什么,i都在子数组中,所以i出现:(i-left)(right-i)次。
li为left+1时,ri无论取值什么,都包括strength[left+1]
li为left+1和left+2时,ri无论取值什么,都包括strength[left+2]
…
(left,i)中的元素分别出现:right-i次、(right-i)*2、(right-i)*3…
(i,right)中的元素,分别出现:…、(i-left)*2、(i-left)次
前缀和
vPreSum[i] 记录:strength[j]的和,j取值范围[0,i)。
vPreSum2[i]记录:strength[j]*(j+1)的和,j取值范围[0,i)。
代码
核心代码
template<int MOD = 1000000007> class C1097Int { public: C1097Int(long long llData = 0) :m_iData(llData% MOD) { } C1097Int operator+(const C1097Int& o)const { return C1097Int(((long long)m_iData + o.m_iData) % MOD); } C1097Int& operator+=(const C1097Int& o) { m_iData = ((long long)m_iData + o.m_iData) % MOD; return *this; } C1097Int& operator-=(const C1097Int& o) { m_iData = (m_iData + MOD - o.m_iData) % MOD; return *this; } C1097Int operator-(const C1097Int& o) { return C1097Int((m_iData + MOD - o.m_iData) % MOD); } C1097Int operator*(const C1097Int& o)const { return((long long)m_iData * o.m_iData) % MOD; } C1097Int& operator*=(const C1097Int& o) { m_iData = ((long long)m_iData * o.m_iData) % MOD; return *this; } bool operator<(const C1097Int& o)const { return m_iData < o.m_iData; } C1097Int pow(long long n)const { C1097Int iRet = 1, iCur = *this; while (n) { if (n & 1) { iRet *= iCur; } iCur *= iCur; n >>= 1; } return iRet; } C1097Int PowNegative1()const { return pow(MOD - 2); } int ToInt()const { return m_iData; } private: int m_iData = 0;; }; class CRangIndex { public: template<class _Pr> CRangIndex(const vector<int>& nums, _Pr CurIndexCmpStackTopIndex) { m_c = nums.size(); m_vLeft.assign(m_c, -1); m_vRight.assign(m_c, m_c); stack<int> sta; for (int i = 0; i < m_c; i++) { while (sta.size() && (CurIndexCmpStackTopIndex(i, sta.top()))) { m_vRight[sta.top()] = i; sta.pop(); } if (sta.size()) { m_vLeft[i] = sta.top(); } sta.emplace(i); } } int m_c; vector<int> m_vLeft, m_vRight;//vLeft[i] 从右向左第一个小于nums[i] ;vRight[i] 是第一个小于等于nums[i]。 }; template<class T = long long > vector<T> CreatePreSum(const vector<int>& nums) { vector<T> preSum; preSum.push_back(0); for (int i = 0; i < nums.size(); i++) { preSum.push_back (preSum[i]+ nums[i]); } return preSum; } class Solution { public: int totalStrength(vector<int>& strength) { CRangIndex ri(strength, [&](int i1, int i2) {return strength[i1] <= strength[i2]; }); auto vPreSum = CreatePreSum<C1097Int<>>(strength); vector<C1097Int<>> vPreSum2 = { 0 }; for (int i = 0 ; i < ri.m_c ; i++ ) { const auto& n = strength[i]; vPreSum2.emplace_back(vPreSum2.back() + C1097Int<>(n)*(i+1)); } C1097Int<> biRet = 0; for (int i = 0; i < ri.m_c; i++) { const int left = ri.m_vLeft[i]; const int right = ri.m_vRight[i]; const int leftLen = i - left;//左边界的可选范围(left,i] const int rightLen = right - i;//右边界的可选范围[i,right) //计算(left,i)的巫师和 C1097Int<> leftTotal = vPreSum2[i] - vPreSum2[left + 1] - (vPreSum[i] - vPreSum[left + 1]) * (left+1); //计算(i,right)的巫师和 C1097Int<> rightTotal = (vPreSum[right] - vPreSum[i + 1])*(right+1) - ( vPreSum2[right] - vPreSum2[i + 1] ); C1097Int<> iTotal = C1097Int<>(strength[i]) * leftLen * rightLen; //计算以小标i为最弱力量的子数组 C1097Int<> cur = leftTotal * rightLen + rightTotal * leftLen + iTotal; cur *= strength[i]; biRet += cur; } return biRet.ToInt(); } };
测试用例
template<class T> void Assert(const T& t1, const T& t2) { assert(t1 == t2); } template<class T> void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2) { if (v1.size() != v2.size()) { assert(false); return; } for (int i = 0; i < v1.size(); i++) { Assert(v1[i], v2[i]); } } int main() { vector<int> strength; { Solution slu; strength = { 2,3,4 }; auto res = slu.totalStrength(strength); Assert(78, res); } { Solution slu; strength = { 1 }; auto res = slu.totalStrength(strength); Assert(1, res); } { Solution slu; strength = { 1,3 }; auto res = slu.totalStrength(strength); Assert(14, res); } { Solution slu; strength = { 1, 3, 1, 2 }; auto res = slu.totalStrength(strength); Assert(44, res); } { Solution slu; strength = { 5,4,6 }; auto res = slu.totalStrength(strength); Assert(213, res); } { Solution slu; strength.assign(100'000, 1000'000'000); auto res = slu.totalStrength(strength); Assert(611131623, res); } //CConsole::Out(res); }
2023年3月版
class Solution { public: int totalStrength(vector& strength) { m_c = strength.size(); vector vSum1(1), vSum2(1); for (int i = 0; i < m_c; i++) { vSum1.push_back(vSum1.back() + strength[i]); vSum2.push_back(vSum2.back() + (long long)strength[i] * (i + 1)); } vector vLeft(m_c), vRight(m_c); { std::vector> vValueIndex; for (int i = 0; i < m_c; i++) { const int iLessEqualNum = std::lower_bound(vValueIndex.begin(), vValueIndex.end(), strength[i] + 1, LessPairInt) - vValueIndex.begin(); vLeft[i] = (0 == iLessEqualNum) ? -1 : vValueIndex[iLessEqualNum - 1].second; while (vValueIndex.size() && (vValueIndex.back().first >= strength[i])) { vValueIndex.pop_back(); } vValueIndex.emplace_back(strength[i], i); } } { std::vector> vValueIndex; for (int i = m_c - 1; i >= 0; i–) { const int iLessNum = std::lower_bound(vValueIndex.begin(), vValueIndex.end(), strength[i], LessPairInt) - vValueIndex.begin(); vRight[i] = (0 == iLessNum) ? m_c : vValueIndex[iLessNum - 1].second; while (vValueIndex.size() && (vValueIndex.back().first >= strength[i])) { vValueIndex.pop_back(); } vValueIndex.emplace_back(strength[i], i); } }
C1097Int llSum = 0; for (int i = 0; i < m_c; i++) { const int iLeftLeft = vLeft[i] + 1; const int iLeftRight = i - 1; const int iRightLeft = i + 1; const int iRightRight = vRight[i] - 1; const int iLeftLen = iLeftRight - iLeftLeft + 1; const int iRightLen = iRightRight - iRightLeft + 1; C1097Int llCurSun = ((long long)iLeftLen + 1)*(iRightLen + 1)*strength[i]; C1097Int llLeftSum = 0, llRightSum = 0; if (iLeftLen > 0) { llLeftSum = vSum2[iLeftRight + 1] - vSum2[iLeftLeft] - (vSum1[iLeftRight + 1] - vSum1[iLeftLeft])*iLeftLeft; llLeftSum *= (iRightLen + 1); } if (iRightLen > 0) { llRightSum = (vSum1[iRightRight + 1] - vSum1[iRightLeft])*(iRightRight + 2) - (vSum2[iRightRight + 1] - vSum2[iRightLeft]); llRightSum *= (iLeftLen + 1); } llCurSun += llLeftSum; llCurSun += llRightSum; llSum += llCurSun*strength[i]; } return llSum.ToInt(); } int m_c;
};
扩展阅读
视频课程
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https://edu.csdn.net/course/detail/38771
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测试环境
操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17
或者 操作系统:win10 开发环境: VS2022 C++17
如无特殊说明,本算法用C++ 实现。