862. 和至少为 K 的最短子数组(难度:困难)
2022-12-18 本文已影响0人
一直流浪
题目链接:https://leetcode.cn/problems/shortest-subarray-with-sum-at-least-k/
题目描述:
给你一个整数数组 nums
和一个整数 k
,找出 nums
中和至少为 k
的 最短非空子数组 ,并返回该子数组的长度。如果不存在这样的 子数组 ,返回 -1
。
子数组 是数组中 连续 的一部分。
示例 1:
输入:nums = [1], k = 1
输出:1
示例 2:
输入:nums = [1,2], k = 4
输出:-1
示例 3:
输入:nums = [2,-1,2], k = 3
输出:3
提示:
1 <= nums.length <= 10^5
-10^5 <= nums[i] <= 10^5
1 <= k <= 10^9
解法:前缀和+单调队列
定义一个数组dp,用来存放前缀和。即dp[i] 表示 从下标0 到下标 i-1的元素之和。
前缀和:前n位的和。
这样可以将之前的一个连续子数组和转换为前缀和之差。例如,下标i
到下标j
子数组之和,j>i
,可以表示为dp[j + 1] - dp[i]。
计算nums 的前缀和dp之后,使用暴力算法,枚举所有满足 i > j
,且 dp[i] - dp[j] >= k
的子数组,找到长度最短的一个。
我们利用一个双向队列deque来存放所有遍历过的下标i。
我们可以通过去除 deque 中的元素,从而提高效率。
优化点:
(1)遍历到 dp[i]
时,若左边某个 dp[j]
,满足 dp[i] - dp[j] >= k
,那么无论dp[i]
的右边的数字是大是小,都不可能把j作为起点,找到长度小于 i - j 的满足条件的子数组,因此 dp[j] 已经没有用,可以退出队列deque。
(2)遍历到 dp[i]
时,若左边某个 dp[j]
,满足 dp[i] <= dp[j]
,若后续遍历有个元素x,满足 x - dp[j] >= k
,那么一定有 x - dp[i] >= k
,由于 x
到 i
的距离一定是小于 j
的,因此 dp[j]
已经没有用了,可以退出队列。
代码:
class Solution {
public int shortestSubarray(int[] nums, int k) {
int len = nums.length;
long[] dp = new long[len + 1];
for (int i = 0; i < len; i++) {
dp[i + 1] = dp[i] + nums[i];
}
int result = len + 1;
Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
for (int i = 0; i <= len; i++) {
long temp = dp[i];
while (!deque.isEmpty() && temp - dp[deque.peekFirst()] >= k) {
result = Math.min(result, i - deque.pollFirst());
}
while (!deque.isEmpty() && dp[deque.peekLast()] >= temp) {
deque.pollLast();
}
deque.offerLast(i);
}
return result == len + 1 ? -1 : result;
}
}