238-除自身以外数组的乘积

本文讲解如何在不使用除法的情况下,利用双指针技巧在O(n)时间内解决给定整数数组中,计算每个元素除以自身外其余元素乘积的问题。通过左右遍历并保存乘积,避免了空间复杂度问题。

题目

给你一个整数数组 nums,返回 数组 answer ,其中 answer[i] 等于 nums 中除 nums[i] 之外其余各元素的乘积 。

题目数据 保证 数组 nums之中任意元素的全部前缀元素和后缀的乘积都在 32 位 整数范围内。

请不要使用除法,且在 O(n) 时间复杂度内完成此题。

示例 1:

输入: nums = [1,2,3,4]
输出: [24,12,8,6]
示例 2:

输入: nums = [-1,1,0,-3,3]
输出: [0,0,9,0,0]

题解

var productExceptSelf = (nums) => {
  const N = nums.length
  const output = []
  output[0] = 1
  for (let i = 1; i < N; i++) { // output[i]是nums[i]的左边积
    output[i] = output[i - 1] * nums[i - 1]
  }
  let right_output = 1 // 保存nums[i]的左边积
  for (let i = N - 1; i >= 0; i--) {
    output[i] *= right_output  // 左边积 乘上 右边积
    right_output *= nums[i] // 更新右边积
  }
  return output
}

笔记:

  1. 左右分开求积,保存到数组里,为了减少空间复杂度,可以进一步优化:

    可以让output 数组先存右边积,然后被覆盖掉
    右边积用一个变量保存,在遍历中被使用,用完就更新为新的右边积

  2. 从左遍历nums,每个元素的左边积存到output 数组
    从右遍历nums,一个变量保存了当前元素的右边积,让它和当前output[i]相乘((即当前的左边积),结果值覆盖到output[i]
    然后更新右边积,在下一次迭代中使用
    每次迭代,做了两件事:求左边积x右边积&更新右边积

### 问题分析 LeetCode238 题要求我们构造一个数组,使得每个元素 `answer[i]` 等于原数组 `nums[i]` 之所有元素的乘积。题目限制不能使用法,并且时间复杂度必须为 O(n)。 如果采用暴力双重循环的方法,则时间复杂度会达到 O(n²),在大规模输入时会导致超时[^2]。因此需要一种更高效的策略。 ### 解题思路 一种常见且高效的做法是利用两个辅助数组- **左乘积数组**:记录每个元素左侧所有元素的乘积- **右乘积数组**:记录每个元素右侧所有元素的乘积。 最终结果数组就是左右乘积相乘的结果。该方法的时间复杂度和空间复杂度均为 O(n)。 为了满足不使用额空间的要求(输出数组),可以将左右乘积的计算过程合并到结果数组中进行优化。 ### C语言实现代码如下: ```c int* productExceptSelf(int* nums, int numsSize, int* returnSize) { *returnSize = numsSize; int *result = (int *)malloc(numsSize * sizeof(int)); // 初始化第一个元素为1,因为第一个元素左侧没有元素 result[0] = 1; // 计算每个元素左侧的乘积 for (int i = 1; i < numsSize; ++i) { result[i] = result[i - 1] * nums[i - 1]; } // 使用临时变量保存右侧乘积,从右向左遍历 int rightProduct = 1; for (int i = numsSize - 1; i >= 0; --i) { result[i] = result[i] * rightProduct; rightProduct *= nums[i]; } return result; } ``` ### 关键点说明 - **初始化**:首先设置 `result[0] = 1`,因为第一个元素左边没有- **左乘积计算**:从索引 1 开始,每次用前一个位置的 `result` 值乘以当前索引前面的 `nums` 元素值。 - **右乘积与结果整合**:从右往左遍历,使用一个变量 `rightProduct` 来保存右边元素的乘积,并将其乘入 `result[i]` 中。 - **空间优化**:整个过程中只使用了一个结果数组和一个临时变量,从而实现了 O(1) 额空间复杂度(不包括输出数组)。 ###
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