题目大意:
带限制的子序列和
给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,请你返回 非空 子序列元素和的最大值,子序列需要满足:子序列中每两个 相邻 的整数 nums[i] 和 nums[j] ,它们在原数组中的下标 i 和 j 满足 i < j 且 j – i <= k 。
数组的子序列定义为:将数组中的若干个数字删除(可以删除 0 个数字),剩下的数字按照原本的顺序排布。
示例 1:
输入:nums = [10,2,-10,5,20], k = 2 输出:37 解释:子序列为 [10, 2, 5, 20] 。
示例 2:
输入:nums = [-1,-2,-3], k = 1 输出:-1 解释:子序列必须是非空的,所以我们选择最大的数字。
示例 3:
输入:nums = [10,-2,-10,-5,20], k = 2 输出:23 解释:子序列为 [10, -2, -5, 20] 。
提示:
1 <= k <= nums.length <= 10^5
-10^4 <= nums[i] <= 10^4
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解题思路分析:
本周的状态非常糟糕,周赛时,两道中等题在提交时共发生了3次提交错误,导致被罚30分钟,并且在连续提交错误之后,心态上也发生了一些变化,以至于在做最后一题时产生了一些厌烦情绪,这也是我今后需要改进的地方。
回到本题,这是本周周赛的压轴Hard级别题目,简单来说就是求一个数组中和最大的子序列。在不考虑子序列条件限制的情况下,和最大的一定是数组中所有正数组成的子序列。但是题目要求,子序列中相邻的两个元素在原数组中的下标差不能大于k,这就意味着我们要想得到符合条件最大子序列的话,那么该子序列中可能会掺入一些负数。
解题时,我们可以将原数组想象成为N个部分(子数组),其中每一个部分都是连续的正数(大于等于0),或者连续的负数。我们首先重点关注一下负数的部分,如果某一个负数子数组的长度小于等于k,那么我们可以将这一部分直接忽略掉。反之如果该负数子数组的长度大于k,那么,我们需要使用一个优先队列(PriorityQueue),从子数组首位开始向后循环,顺序向队列中添加这些负数,当队列的长度等于k时,我们从队列中取出一个最大值,将它作为子序列的一个对象,并将循环的下标设置为该对象所在下标,清空队列,继续重复上述操作,直到循环至子数组尾部为止。这样就能保证取出一些最大的负数(最小代价)来保证两个正数子数组相连通。
通过上述的操作,我们实际上可以得到类似以下这样的一个子序列:
[连续正数],(0或多个负数),[连续正数],(0或多个负数),[连续正数]....
上述序列实际上就是符合条件的一个子序列,但它并非是和最大的子序列,那么和最大的子序列一定是上述序列的某个子数组,因此问题就转化为在一个数组中找到和最大的子数组问题。这个问题的算法我们在之前的文章中多次提到过,简单来说,我们从第一位开始向后循环,利用一个sum对象来累加遍历过的所有数字和,并使用一个maxSum对象来记录最大sum,另外,如果当前数字加上sum之后反而比当前数字更小的话,那么不如舍弃之前的数字,将区间开始坐标设置为当前位置。这样遍历完整个数组,就能得到最大区间sum。也就是本题的解。
实现代码:
public int constrainedSubsetSum(int[] nums, int k) { // 存储连续负数的Queue PriorityQueue<int[]> q = new PriorityQueue<>((a,b)->b[0]-a[0]); // 当前区间和 int sum=0; // 最大区间和 int masSum=Integer.MIN_VALUE; // 遍历每一个数字 for(int i=0;i<nums.length;i++){ // 如果当前数字大于等于0 if(nums[i]>=0){ // 将当前数字累加至sum sum+=nums[i]; // 如果当前数字大于sum,舍弃之前的数字,将sum设为当前数字 if(nums[i]>sum) sum=nums[i]; // 更新最大区间和 masSum=Math.max(sum, masSum); // 清理Queue q.clear(); } else{ // 当前数字小于0 // 将当前数字和下标加入Queue q.offer(new int[]{nums[i],i}); // 如果Queue的大小等于k, // 说明我们需要在当前的连续k个数中选择一个数字, // 来确保子序列每两个相邻元素之间的下标小于等于k if(q.size()==k){ // 取出Queue中最大的负数元素 int[] item=q.poll(); i=item[1]; // 将循环下标设置为当前元素下标 sum+=item[0]; // 累加当前元素至sum // 如果当前数字大于sum,舍弃之前的数字,将sum设为当前数字 if(item[0]>sum) sum=item[0]; // 更新最大区间和 masSum=Math.max(sum, masSum); q.clear(); // 清空Queue } } } return masSum; }
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