leetcode5-27每日一题:和可被 K 整除的子数组

考完试啦,我又活过来啦!
今天的题目如下所示:


题目

这道题用暴力枚举的话很直观,把每个子数组列举一遍就可以了,但是这样效率会很低,而且根据之前的经验,用python来暴力枚举必然通不过测试。于是要想别的方法。这里使用到的原理如下所示:

对于整除问题来说,可以考虑的元素就是余数,于是可以从余数下手去解。对于两个子数组A和B(A∈B且数组起点相同)来说,如果他们的和对于某一个数K的余数相同,那么B减去A剩余的部分就是一个元素之和可被K整除的子数组。

原理有了,要怎么运用到这个题目中呢?
对于题目中给定的数组,从0个元素开始(为什么是从0开始后面会解释),计算从0开始的所有子数组的和,然后对所有求到的和对K取余数,然后对各个余数的出现次数进行统计。统计好之后,要怎么做呢?下面就进行说明:

以给定的示例为例子:
在给定的例子中,A = [4,5,0,-2,-3,1],K = 5。根据上述方法进行求和,得到新数组A2=[0,4,9,9,7,4,5]。在这个数组里,对5进行求余,得到一个新数组A3=[2,0,1,0,4],这个数组中每个数字对应的index就是余数。
以余数为4为例,在A2中对应的元素就是1、2、3和5中的4、9、9和4。这个时候运用上面的原理,第一个9减去第一个4得到5,说明得到的新子数组的和是可以被5整除的。在A中来看,就是[4,5]-[4]=[5]。类似地,对所有和的余数相同的数组进行长数组减短数组的操作,就能得到满足整除要求的数组了。对于每个余数而言,数量可以通过求组合数量得到(C(m,2),其中m为对应余数的数量)。

因为所有的子数组都是通过相减得到的,对于余数为0的情况,如果不是从0个元素开始,运用组合公式来求的时候,最后得到的数量就会变少,导致结果不对。在上面的例子中,如果没有考虑0个元素求和的情况(和为0,余数也为0),那么此时A中数组和对K取余数为0的子数组的数量就是1,C(1,2) = 0, 这和实际情况是不符合的,因为A数组本身求和得到的结果是5,对K求余为0。因此求和的时候从0个元素开始,就是为了确保和为K的子数组的数量能够正确得到。

想尽量讲清楚一点,所以感觉讲得有点罗嗦,希望大家理解😂
代码如下所示:

class Solution:
    def subarraysDivByK(self, A: List[int], K: int) -> int:
        A2 = [0]
        for i in range(len(A)):
            A2.append(A2[i]+A[i])
        mod = [0 for i in range(K)]
        for i in range(len(A2)):
            mod[A2[i]%K] += 1
        result = 0
        for i in range(K):
            result += mod[i]*(mod[i]-1)/2
        return int(result)

写完之后,我突然想起来可以去看看运行最快的解是怎么运行的。于是发现运行时间在100ms之内的答案只有一个,在300ms以内的答案只有两个,真的是太强了!
这个是运行速度最快的代码:

class Solution:
    def subarraysDivByK(self, A: List[int], K: int) -> int:
        p = [0]
        for num in A:
            p.append((num+p[-1])%K)
        modhash = collections.Counter(p)
        return int(sum([val*(val-1)/2 for val in modhash.values()]))

其实这个的方法的原理跟我之前说的是一样的,只不过这里不是直接加和,而是加前面的数组对K的余数,然后用collections.Counter方法来对余数生成字典。这样相当于用上了哈希表来计数,速度应该是会更快的。

Counter方法参考链接

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