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📜  在用最大数字 * A 和最小数字 * B 的总和替换每个元素后,计算具有相同 MSD 的相同奇偶索引元素的对(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:08:04.210000             🧑  作者: Mango

在用最大数字 * A 和最小数字 * B 的总和替换每个元素后,计算具有相同 MSD 的相同奇偶索引元素的对

在本题中,我们需要对给定的数组进行转换,并计算具有相同最高位数字的相同奇偶索引元素对的数量。

具体来说,我们需要将数组中的每个元素都用最大数字 $A$ 和最小数字 $B$ 的总和替换。然后,我们需要找到所有的相同最高位数字的相同奇偶索引元素对的数量。

下面是实现这个任务的一种可能的算法:

def get_first_digit(n: int) -> int:
    """获取一个整数的最高位数字"""
    while n >= 10:
        n //= 10
    return n

def count_same_msd_pairs(nums: List[int]) -> int:
    # 用最大数字和最小数字的总和替换每个元素
    max_digit = max(nums)
    min_digit = min(nums)
    total = sum(nums) + (len(nums) // 2) * (max_digit + min_digit)
    nums = [total - x for x in nums]

    # 统计具有相同最高位数字的相同奇偶索引元素对的数量
    msd_count = [0] * 10
    odd_count = [0] * 10
    even_count = [0] * 10
    for i, x in enumerate(nums):
        msd = get_first_digit(x)
        if i % 2 == 0:
            even_count[msd] += 1
        else:
            odd_count[msd] += 1
        msd_count[msd] += 1
    result = 0
    for i in range(10):
        result += (odd_count[i] * (odd_count[i] - 1)) // 2
        result += (even_count[i] * (even_count[i] - 1)) // 2
    return result

这个算法的时间复杂度为 $O(n)$,其中 $n$ 是数组的长度。我们首先需要遍历数组一次来计算总和,然后遍历数组一次来替换每个元素。接下来,我们需要遍历数组一次来统计每个最高位数字的出现次数,最后计算相同奇偶索引元素对的数量。

我们也可以使用桶来进一步优化上述算法。具体来说,我们可以用三个桶来分别存储具有奇数索引、偶数索引和相同最高位数字的元素数量。然后,我们只需要计算所有桶中元素数量的乘积即可得到相同奇偶索引元素对的数量。

下面是使用桶优化的算法实现:

def count_same_msd_pairs(nums: List[int]) -> int:
    max_digit = max(nums)
    min_digit = min(nums)
    total = sum(nums) + (len(nums) // 2) * (max_digit + min_digit)
    nums = [total - x for x in nums]

    msd_count = [0] * 10
    odd_count = [0] * 10
    even_count = [0] * 10
    for i, x in enumerate(nums):
        msd = get_first_digit(x)
        if i % 2 == 0:
            even_count[msd] += 1
        else:
            odd_count[msd] += 1
        msd_count[msd] += 1
    odd_buckets = [0] * (len(nums) // 2 + 1)
    even_buckets = [0] * (len(nums) // 2 + 1)
    msd_buckets = [0] * (len(nums) // 2 + 1)
    for i in range(10):
        for j in range(len(nums) // 2 + 1):
            if j >= odd_count[i] and (j - odd_count[i]) % 2 == 0:
                odd_buckets[j] += even_count[i]
            if j >= even_count[i] and (j - even_count[i]) % 2 == 0:
                even_buckets[j] += odd_count[i]
            if j >= msd_count[i]:
                msd_buckets[j] += msd_count[i]

    result = 0
    for i in range(1, len(nums) // 2 + 1):
        result += odd_buckets[i] * even_buckets[i - 1] * 2
        result += odd_buckets[i - 1] * even_buckets[i] * 2
    for i in range(len(nums) // 2 + 1):
        result += msd_buckets[i] * (i * (i - 1)) // 2
    return result

这个算法的时间复杂度为 $O(n)$,其中 $n$ 是数组的长度。虽然这个算法的代码稍微复杂了一些,但它的效率比没有使用桶的算法更高,因为它避免了不必要的循环嵌套。