题目描述
这是 LeetCode 上的 724. 寻找数组的中心下标。
Tag : 「前缀和」
给你一个整数数组 nums,请编写一个能够返回数组 “中心下标” 的方法。
数组 中心下标 是数组的一个下标,其左侧所有元素相加的和等于右侧所有元素相加的和。
如果数组不存在中心下标,返回 -1 。
如果数组有多个中心下标,应该返回最靠近左边的那一个。
注意:中心下标可能出现在数组的两端。
示例 1:
输入:nums = [1, 7, 3, 6, 5, 6] 输出:3 解释: 中心下标是 3 。 左侧数之和 (1 + 7 + 3 = 11), 右侧数之和 (5 + 6 = 11) ,二者相等。 复制代码
示例 2:
输入:nums = [1, 2, 3] 输出:-1 解释: 数组中不存在满足此条件的中心下标。 复制代码
示例 3:
输入:nums = [2, 1, -1] 输出:0 解释: 中心下标是 0 。 下标 0 左侧不存在元素,视作和为 0 ; 右侧数之和为 1 + (-1) = 0 ,二者相等。 复制代码
提示:
- nums 的长度范围为 [0, 10000]。
- 任何一个 nums[i] 将会是一个范围在 [-1000, 1000]的整数。
基本分析
这是一道前缀和的裸题。
只需要用两个数组,前后处理两遍前缀和,再对两个前缀和数组的相同下标进行判别即可。
为了简化数组越界的判断,我们通常会给前缀和数组多预留一位作为哨兵。
这里由于要求前后前缀和。所以我们直接多开两位。
代码:
class Solution { public int pivotIndex(int[] nums) { int n = nums.length; int[] s1 = new int[n + 2], s2 = new int[n + 2]; for (int i = 1; i <= n; i++) s1[i] = s1[i - 1] + nums[i - 1]; for (int i = n; i >= 1; i--) s2[i] = s2[i + 1] + nums[i - 1]; for (int i = 1; i <= n; i++) { if (s1[i] == s2[i]) return i - 1; } return -1; } } 复制代码
- 时间复杂度:对数组进行线性扫描。复杂度为 O(n)O(n)O(n)
- 空间复杂度:使用了前缀和数组。复杂度为O(n)O(n)O(n)
空间优化(常数级别的优化)
当然,我们也可以只处理一遍前缀和。
然后在判定一个下标是否为”中心索引“的时候,利用前缀和计算左侧值和右侧值。
但这只是常数级别的优化,并不影响其时空复杂度。
代码:
class Solution { public int pivotIndex(int[] nums) { int n = nums.length; int[] sum = new int[n + 1]; for (int i = 1; i <= n; i++) sum[i] = sum[i - 1] + nums[i - 1]; for (int i = 1; i <= n; i++) { int left = sum[i - 1], right = sum[n] - sum[i]; if (left == right) return i - 1; } return -1; } } 复制代码
- 时间复杂度:对数组进行线性扫描。复杂度为 O(n)O(n)O(n)
- 空间复杂度:使用了前缀和数组。复杂度为O(n)O(n)O(n)
空间优化(优化至常数级别)
甚至可以不使用额外空间。
先求一遍总和 total
,再使用 sum
记录当前遍历位置的左侧总和。
对于中心索引必然有:sum = total - sum - nums[i]
(左边值 = 右边值)
代码:
class Solution { public int pivotIndex(int[] nums) { int n = nums.length; int total = 0, sum = 0; // 我们的 nums 处理不涉及并行操作,使用循环要比 Arrays.stream 快 // total = Arrays.stream(nums).sum(); for (int i = 0; i < n; i++) total += nums[i]; for (int i = 0; i < n; i++) { if (sum == total - sum - nums[i]) return i; sum += nums[i]; } return -1; } } 复制代码
- 时间复杂度:对数组进行线性扫描。复杂度为 O(n)O(n)O(n)
- 空间复杂度:O(1)O(1)O(1)
总结
这是我使用到的前缀和模板(高频):
class Solution { public void func(int[] nums) { int n = nums.length; int[] sum = new int[n + 1]; for (int i = 1; i <= n; i++) sum[i] = sum[i - 1] + nums[i - 1]; } } 复制代码
最后
这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.724
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,我们将先将所有不带锁的题目刷完。
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