C++排序、前缀和算法的应用:英雄的力量

简介: C++排序、前缀和算法的应用:英雄的力量

本文涉及的基础知识点

C++算法:前缀和、前缀乘积、前缀异或的原理、源码及测试用例 包括课程视频

排序

题目

英雄的力量

给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums ,它表示英雄的能力值。如果我们选出一部分英雄,这组英雄的 力量 定义为:

i0 ,i1 ,… ik 表示这组英雄在数组中的下标。那么这组英雄的力量为 max(nums[i0],nums[i1] … nums[ik])2 * min(nums[i0],nums[i1] … nums[ik]) 。

请你返回所有可能的 非空 英雄组的 力量 之和。由于答案可能非常大,请你将结果对 109 + 7 取余。

示例 1:

输入:nums = [2,1,4]

输出:141

解释:

第 1 组:[2] 的力量为 22 * 2 = 8 。

第 2 组:[1] 的力量为 12 * 1 = 1 。

第 3 组:[4] 的力量为 42 * 4 = 64 。

第 4 组:[2,1] 的力量为 22 * 1 = 4 。

第 5 组:[2,4] 的力量为 42 * 2 = 32 。

第 6 组:[1,4] 的力量为 42 * 1 = 16 。

第? ???7 组:[2,1,4] 的力量为 42??? * 1 = 16 。

所有英雄组的力量之和为 8 + 1 + 64 + 4 + 32 + 16 + 16 = 141 。

示例 2:

输入:nums = [1,1,1]

输出:7

解释:总共有 7 个英雄组,每一组的力量都是 1 。所以所有英雄组的力量之和为 7 。

参数范围

1 <= nums.length <= 105

1 <= nums[i] <= 109

分析

时间复杂度

排序O(nlogn),枚举结尾O(n),故总复杂度O(nlogn+n)

原理

英雄的选择有三种方式:一,子数组,选择部分元素,选择的元素必须连续。二,子系列,选择部分元素,这些元素不需要连续,但必须保持原来的顺序。三,任意选择。第三种情况,排序不影响结果,可以大大简化问题。

排序后,枚举结尾。只选择一个英雄,比较简单,不赘述。下表以能力分别为1,2,3,4的4个英雄来说明,选择两个及更多英雄的情况。

{1,2}
{1,3}{1,2,3} {2,3}
{1,4}{1,2,4},{1,3,4}{1,2,3,4} {2,4},{2,3,4} {3,4}

观察上表。

最小值索引为0,最大致索引为i(i>0)的数量为 2 ^( i-1) (1,2,4)
最小值索引为1,最大致索引为i(i>1)的数量为 2 ^( i-2) (1,2)
也就是i+1,biPrePre 乘以2。
除最小、最大元素外,中间x个元素可以选择和不选择,故共有2 ^ x 种选择,x等于0也符合。

核心代码

template
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 Solution {
public:
int sumOfPower(vector& nums) {
sort(nums.begin(), nums.end());
C1097Int<> biRet,biPrePre;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
{
C1097Int<> self((long long)nums[i] * nums[i]);
biRet += self * nums[i];//长度为1的串
biRet += self * biPrePre;
biPrePre *= 2;
biPrePre += nums[i];
}
return biRet.ToInt();
}
};

测试用例

template
void Assert(const vector& v1, const vector& v2)
{
if (v1.size() != v2.size())
{
assert(false);
return;
}
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
assert(v1[i] == v2[i]);
}
}
template
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{
assert(t1 == t2);
}
int main()
{
Solution slu;
vector nums ;
int res;
nums = { 2, 1, 4 };
res = slu.sumOfPower(nums);
Assert(141, res);
nums = { 1,1,1 };
res = slu.sumOfPower(nums);
Assert(7, res);
nums = { 1, 2, 3, 4, 6, 4, 3, 2 };
res = slu.sumOfPower(nums);
Assert(10636, res);
nums = { 1000000000,1000000000 };
res = slu.sumOfPower(nums);
Assert(999998978, res);
//CConsole::Out(res);

}

5月旧代码

class Solution {
public:
int sumOfPower(vector& nums) {
std::sort(nums.begin(), nums.end());
C1097Int<> iPrePre,iPre,iRet;
for (const auto& n : nums)
{
iPrePre *= 2;
iPrePre += iPre;
iPre = n;
C1097Int<> iAdd = iPrePre + iPre;
iAdd *= n;
iAdd *= n;
iRet += iAdd;
}
return iRet.ToInt();
}
};

扩展阅读

视频课程

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相关下载

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闻缺陷则喜是一个美好的愿望,早发现问题,早修改问题,给老板节约钱。
墨家名称的来源:有所得以墨记之。
算法终将统治宇宙,而我们统治算法。《喜缺全书》

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


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