参考:https://blog.csdn.net/weixin_43982698/article/details/107135036
解法:哈希
假设s(i)是子数组arr[0…i]的累加和,那么s(j)就代表arr[0…j]的累加和,那么可求得arr[j+1…i]=s(i)-s(j)。
流程:
1.初始化变量sum=0,表示从arr[0]一直加到arr[i]的累加和。初始化变量len,表示累加到和为k的最长子数组长度。设置一个map,用来记录出现过的sum值和的它出现的最早位置,即第一次出现的位置。key代表出现过的sum,value代表第一次出现的位置。
令sum+=arr[i],即s(i),然后在map中查看是否出现过sum-k。
2.1 如果sum-k存在,则取出它首次出现的位置,假设为j,表示arr[0…j]=sum-k=s(j)。而根据之前的假设arr[j+1…i]=s(i)=s(j),此时sum=s(i),所以arr[j+1…i]=sum-(sum-k)=k。因为map的value记录的是最早出现的位置,所以此时arr[j+1…i]是以arr[i]结尾的所有子数组中,累加和为k的子数组中最长的,然后更新len。
2.2 如果sum-k,不存在,说明以arr[i]结尾的子数组中没有累加和为k的子数组
继续重复2,直到遍历完。
根据arr[j+1…i]=s(i)-s(j),所以,如果从0开始遍历,会导致j+1>=1,这样就会把以arr[0]开始的子数组漏掉了,所以应该从-1位置开始累加,也就是开始遍历时把(0,-1)加入map,表示如果任何一个数都不加时,累加和为0。
比如数组[1,2,3,3],k=6,如果不加(0,-1):
①sum=1,index=0,加入map,map=[(1,0)];
②sum=3,index=1,加入map,map=[(1,0),(3,1)];
③sum=6,index=2,加入map,map=[(1,0),(3,1),(6,2)];
④sum=9,index=3,此时map包含sum-k,即3,所以此时len的长度更新为2,即子数组为[3,3]。很显然子数组[1,2,3]才是最长的。所以不加(0,-1)会出现这种情况。
如果加了(0,-1):
①sum=1,index=0,加入map,map=[(0,-1),(1,0)];
②sum=3,index=1,加入map,map=[(0,-1),(1,0),(3,1)];
③sum=6,index=2,此时map包含sum-k,即0,此时len的长度为3,即[1,2,3];
④sum=9,index=3,此时map包含sum-k,即3,所以此时子数组为[3,3],长度是2,所以len=3;显然符合要求。
即:
1.设置变量sum = 0,表示从0位置开始一直加到i位置所有元素的和。设置变量len = 0,表示累加和为k的最长子数组长度。设置哈希表map,其中,key表示从arr最左边开始累加的过程中出现过的sum值,对应的value值则表示为sum值最早出现的位置。
2.从左到右遍历,遍历的当前元素为arr[i],
1)令sum = sum + arr[i],在map中查看是否存在sum-k。
如果sum - k存在,从map中取出sum - k对应的value值,即i - map.get(sum - k),如果大于 len,则更新len。
如果不存在,说明在必须以arr[i]结尾的情况下没有累加和为k的子数组。
2)检查当前的sum是否在map中,如果不存在,说明此时的sum值是第一次出现的,就把记录 (sum,i)加入到map中。如果sum存在,说明之前已经出现过sum,说明已经出现初sum,map只记录一个累加和最早出现的位置此时什么记录也不添加。
3.继续遍历下一个元素,直到所有元素遍历完。
public static int maxLength(int[] arr, int k) { if (arr == null || arr.length == 0) { return 0; } Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); map.put(0, -1); int len = 0; int sum = 0; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { sum += arr[i]; if (map.containsKey(sum - k)) { len = Math.max(len, i - map.get(sum - k)); } if (!map.containsKey(sum)) { map.put(sum, i); } } return len; }
扩展问题1:
给定一个无序数组arr 其中元素可正、可负、可0。求arr所有的子数组中正数与负数个数相等的最长数组长度。
解:将arr中的正数变为1,负数变为-1,0不变,然后求累加和为0的最长子数组。
public static int maxLength(int[] arr) { if (arr == null || arr.length == 0) { return 0; } Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); map.put(0, -1); int len = 0; int sum = 0; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = arr[i]>0?1:arr[i]<0?-1:0; sum += arr[i]; if (map.containsKey(sum)) { len = Math.max(len, i - map.get(sum)); } if (!map.containsKey(sum)) { map.put(sum, i); } } return len; }
扩展问题2:
给定一个无序数组arr 其中元素只能是1或者0。求arr所有的子数组中0和1个数相等的最长数组长度。
解:将arr中的0变为-1,1不变,然后求累加和为0的最长子数组。
public static int maxLength(int[] arr) { if (arr == null || arr.length == 0) { return 0; } Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); map.put(0, -1); int len = 0; int sum = 0; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = arr[i]==0?-1:arr[i]; sum += arr[i]; if (map.containsKey(sum)) { len = Math.max(len, i - map.get(sum)); } if (!map.containsKey(sum)) { map.put(sum, i); } } return len; }