给定一个由N 个整数组成的数组 arr[] ,任务是找到第一个带有负和的子数组的开始和结束索引。如果不存在这样的子数组,则打印“-1”。
注意:在给定数组中有多个负和子数组的情况下,第一个子数组是指起始索引最低的子数组。
例子:
Input: arr[] = {3, 3, -4, -2}
Output: 1 2
Explanation:
The first subarray with negative sum is from index 1 to 2 that is arr[1] + arr[2] = -1.
Input: arr[] = {1, 2, 3, 10}.
Output: -1
Explanation:
No Subarray with negative sum exists.
朴素的方法:朴素的方法是在数组中从左到右生成所有子数组,并检查这些子数组中是否有任何一个具有负和。如果是,则打印该子数组的开始和结束索引。
时间复杂度: O(N 2 )
辅助空间: O(1)
高效的方法:这个想法是使用前缀和和哈希来解决问题。以下是步骤:
- 计算数组的 Prefix Sum并将其存储到HashMap 中。
- 遍历数组,对于每个第i 个索引,其中 i 的范围是[0, N – 1] ,检查第i 个索引处的元素是否为负。如果是,则 arr[i] 是所需的子数组。
- 否则,查找从 i + 1 开始的索引,其中前缀和小于前缀和直到i 。
- 如果在上述步骤中找到任何此类索引,则来自索引 {i, index}的子数组给出第一个负子数组。
- 如果找不到这样的子数组,则打印“-1” 。否则,打印获得的子数组。
下面是上述方法的实现:
C++
// CPP program for the above approach
#include
using namespace std;
// Function to check if a sum less
// than pre_sum is present
int b_search(int pre_sum,
map >& m,
int index)
{
// Returns an iterator either equal
// to given key or next greater
auto it = m.lower_bound(pre_sum);
if (it == m.begin())
return -1;
// Decrement the iterator
it--;
// Check if the sum found at
// a greater index
auto it1
= lower_bound(it->second.begin(),
it->second.end(),
index);
if (*it1 > index)
return *it1;
return -1;
}
// Function to return the index
// of first negative subarray sum
vector findSubarray(int arr[], int n)
{
// Stores the prefix sum- index
// mappings
map > m;
int sum = 0;
// Stores the prefix sum of
// the original array
int prefix_sum[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
sum += arr[i];
// Check if we get sum negative
// starting from first element
if (sum < 0)
return { 0, i };
prefix_sum[i] = sum;
m[sum].push_back(i);
}
// Iterate through array find
// the sum which is just less
// then the previous prefix sum
for (int i = 1; i < n; i++) {
// Check if the starting element
// is itself negative
if (arr[i] < 0)
// arr[i] becomes the required
// subarray
return { i, i };
else {
int pre_sum = prefix_sum[i - 1];
// Find the index which forms
// negative sum subarray
// from i-th index
int index = b_search(pre_sum,
m, i);
// If a subarray is found
// starting from i-th index
if (index != -1)
return { i, index };
}
}
// Return -1 if no such
// subarray is present
return { -1 };
}
// Driver Code
int main()
{
// Given array arr[]
int arr[] = { 1, 2, -1, 3, -4, 3, -5 };
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
// Function Call
vector res = findSubarray(arr, n);
// If subarray does not exist
if (res[0] == -1)
cout << "-1" << endl;
// If the subarray exists
else {
cout << res[0]
<< " " << res[1];
}
return 0;
}
输出:
0 6
时间复杂度: O(N * log N)
辅助空间: O(N)