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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:40:15.686000             🧑  作者: Mango

最小化到 K 以内的整数的替换,使距离末尾的等距数组元素的总和相等

给定一个整数数组 nums 和一个整数 k,请你将该数组中的部分元素替换为任意整数,以使替换后的数组中,距离末尾的等距元素之和相等且最小。

问题分析
  • 对于一个有序的等差数列,可以计算其末尾元素到每个元素的距离之和。
  • 假设数组中最小值为 min,最大值为 max,等差数列为 a,元素个数为 n,则问题可以转化为找到一个元素个数为 n-k 的子数组 b,满足 b 中元素的和最小,且 b 中元素为 [min, max] 中的整数。
  • 因为 b 中元素为整数,而且要满足元素和最小,可以将 b 中的元素设置为 min 或者 max,根据余数的大小决定使用哪一个元素。
算法步骤
  1. 对数组中的元素进行排序。
  2. 计算原始数组中末尾元素到每个元素的距离,并统计距离之和。
  3. 对于数组中的每个 min 和 max,计算使用它们来替换末尾元素后的距离之和,并记录下最小的距离之和及其对应的 min 和 max。
  4. 使用步骤 3 中记录下的 min 和 max 来替换末尾元素,并返回替换后的数组。
代码实现
def minSubsequence(nums: List[int], k: int) -> List[int]:
    nums.sort(reverse=True)
    n = len(nums)
    sums = [0] * (n + 1)
    for i in range(n):
        sums[i + 1] = sums[i] + nums[i]
    for i in range(1, n + 1):
        if sums[i] > sums[n] - sums[i]:
            break
    b = nums[i - 1:]
    mmin, mmax = min(b), max(b)
    counts = [0] * (mmax - mmin + 1)
    for x in b:
        counts[x - mmin] += 1
    res = []
    for i in range(k):
        if counts[mmax - mmin]:
            counts[mmax - mmin] -= 1
        else:
            counts[mmin - mmin] -= 1
        res.append(mmax)
        sums[i + 1] -= mmax
        sums[n - i] -= mmax
        if sums[i] > sums[n - i]:
            break
    return res
复杂度分析
  • 时间复杂度:$O(n \log n)$,其中 n 是数组 nums 的长度。排序需要 $O(n \log n)$ 的时间,计算距离需要 $O(n)$ 的时间,找到 min 和 max 的个数需要 $O(n)$ 的时间,求解答案需要 $O(k)$ 的时间,因此总时间复杂度是 $O(n \log n)$。
  • 空间复杂度:$O(n)$。使用了一个额外的数组 sums 存储距离,以及一个数组 counts 存储每个元素出现的次数。