2121. 相同元素的间隔之和

简介: 笔记

1. 题意


给定一个数组 arr ,定义两个元素的间隔是数组中与该元素的值相同的位置之差。

即:dis = | i - j | ,(arr[i] == arr[j])

返回每位数的间隔之和


样例

输入:arr = [2,1,3,1,2,3,3]

输出:[4,2,7,2,4,4,5]

解释:

下标 0 :另一个 2 在下标 4 ,|0 - 4| = 4

下标 1 :另一个 1 在下标 3 ,|1 - 3| = 2

下标 2 :另两个 3 在下标 5 和 6 ,|2 - 5| + |2 - 6| = 7

下标 3 :另一个 1 在下标 1 ,|3 - 1| = 2

下标 4 :另一个 2 在下标 0 ,|4 - 0| = 4

下标 5 :另两个 3 在下标 2 和 6 ,|5 - 2| + |5 - 6| = 4

下标 6 :另两个 3 在下标 2 和 5 ,|6 - 2| + |6 - 5| = 5


输入:arr = [10,5,10,10]

输出:[5,0,3,4]

解释:

下标 0 :另两个 10 在下标 2 和 3 ,|0 - 2| + |0 - 3| = 5

下标 1 :只有这一个 5 在数组中,所以到相同元素的间隔之和是 0

下标 2 :另两个 10 在下标 0 和 3 ,|2 - 0| + |2 - 3| = 3

下标 3 :另两个 10 在下标 0 和 2 ,|3 - 0| + |3 - 2| = 4


2. 思路



对每位数拉链,vector存储元素 x 的依次的位置

前缀和 + 后缀和

/* 相同元素的下标为数组p: p0   p1   p2   p3   p4
   两两间隔为:               a    b   c    d
   ans[0] = p4-p0 + p3-p0 + p2-p0 + p1 - p0
          = 0           +    4a+3b+2c+1d  
   ans[1] = a           +       3b+2c+1d
   ans[2] = a+2b        +          2c+1d
   ans[3] = a+2b+3c     +             1d
   ans[4] = a+2b+3c+4d  +              0
   从上可以看出规律, 使用前缀和leftSum和后缀和rightSum, 进行优化计算;
*/

一遍递推过去

先遍历一次 v, 计算出第一个元素(位置为 0)到其余元素的间隔和


第二次遍历,不断向右计算下一个元素的间隔和。


第 i - 1 个元素到第 i 个元素,间隔和变化:


左边有 i 个元素,间隔和变大 v[i] - v[i - 1]

右边有 n - i 个元素, 间隔和变小 v[i] - v[i - 1]

总间隔和变化量:(2 * i - n) * (v[i] - v[i - 1])

3. 算法


哈希 + 前缀和

4. 代码


代码1

class Solution {
public:
    typedef long long ll;
    vector<long long> getDistances(vector<int>& arr) {
        vector<ll> ans(arr.size());
        map<int, vector<ll> > mp;
        for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
            int x = arr[i];
            mp[x].push_back(i);
        }
        for (auto &[k, v]: mp) {
            int n = v.size();
            ll suffix = 0, prefix = 0; // 后缀 & 前缀
            vector<ll> diff(n); // 相邻元素间隔差
            for (int i = 0; i < n - 1; i++)  
                diff[i] = v[i + 1] - v[i];
            for (int i = n - 2; i >= 0; i--) // 计算后缀 4a + 3b + 2c + d
                suffix += diff[i] * (n - i - 1);
            ans[v[0]] = suffix; // 第一个位置的值就是整个后缀
            for (int i = 1; i < n; i++) {
                prefix += i * diff[i - 1]; // 前缀计算
                suffix -= (n - i) * diff[i - 1]; // 后缀变化
                ans[v[i]] = prefix + suffix; // 每一位的值
            }
        }
        return ans;
    }
};

代码2

class Solution {
public:
    typedef long long ll;
    vector<long long> getDistances(vector<int>& arr) {
        vector<ll> ans(arr.size());
        map<int, vector<ll> > mp;
        for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
            mp[arr[i]].push_back(i);
        }
        for (auto &[k, v]: mp) {
            int n = v.size();
            ll sum = 0;
            for (int i = 0; i < n; i++)
                sum += v[i] - v[0];
            ans[v[0]] = sum;
            for (int i = 1; i < n; i++) {
                sum += (2 * i - n) * (v[i] - v[i - 1]);
                ans[v[i]] = sum;
            }
        }
        return ans;
    }
};
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