Leetcode3070. 元素和小于等于 k 的子矩阵的数目

LeetCode 3070:二维前缀和与滑动窗口优化子矩阵统计 前缀和是一种常见的数据预处理技术,通过构建前缀和数组可以在O(1)时间内快速计算任意区间的元素和。在二维情况下,前缀和扩展为二维前缀和矩阵,能够高效处理子矩阵求和问题。结合滑动窗口技巧,可以进一步优化算法时间复杂度,从O(m²n²)降至O(m²n)。这种优化方法在图像处理、数据分析和统计计算等场景中有重要应用价值,特别是处理大规模矩阵数据时效果显著。以LeetCode 3070题为例,通过二维前缀和与滑动窗口的组合应用,能有效统计所有元素和小于等于k的子矩阵数量。 阅读详情

Every day a Leetcode

题目来源:3070. 元素和小于等于 k 的子矩阵的数目

解法1:二维前缀和

二维前缀和的模板题。

代码:

/*
 * @lc app=leetcode.cn id=3070 lang=cpp
 *
 * [3070] 元素和小于等于 k 的子矩阵的数目
 */

// @lc code=start

// 二维前缀和

class Solution
{
public:
    int countSubmatrices(vector<vector<int>> &grid, int k)
    {
        if (grid.empty())
            return 0;
        if (grid[0][0] > k)
            return 0;

        int m = grid.size(), n = m ? grid[0].size() : 0;
        // sum[i + 1][j + 1] 表示以 grid[0][0] 为左上角,
        // 以 grid[i][j] 为右下角的子矩阵的元素和 
        vector<vector<int>> sum(m + 1, vector<int>(n + 1, 0));

        int count = 0;
        for (int i = 0; i < m; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++)
            {
                sum[i + 1][j + 1] = sum[i + 1][j] + sum[i][j + 1] - sum[i][j] + grid[i][j];
                if (sum[i + 1][j + 1] <= k)
                    count++;
            }
        return count;
    }
};
// @lc code=end

结果:

在这里插入图片描述

复杂度分析:

时间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别为二维数组 grid 的行数和列数。

空间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别为二维数组 grid 的行数和列数。

LeetCode 3070. 元素和小于等于k的子矩阵的数目——详细题解 设pre[i][j]表示从(0,0)到(i-1,j-1)即从(0,0)到(i,j)的矩形和。这样我们可以在 O(m*n) 时间内计算出所有前缀和。本题是二维前缀和的直接应用,关键点在于理解“包含左上角”意味着子矩阵由右下角唯一确定。通过计算二维前缀和并统计,即可轻松得到答案。对于初学者,这是理解二维前缀和与矩阵求和的很好练习题。希望这篇题解对你有所帮助!如果有任何疑问,欢迎在评论区交流。 阅读详情

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