238. 除自身以外数组的乘积

本文介绍了一种高效算法,用于求解给定数组中每个元素对应的除自身以外所有元素的乘积,无需使用除法,且在O(n)时间复杂度内完成。通过两次遍历数组,分别计算每个元素左侧和右侧的乘积,最终得到所需结果。

238. 除自身以外数组的乘积

题目描述

给定长度为 n 的整数数组 nums,其中 n > 1,返回输出数组 output ,其中 output[i] 等于 nums 中除 nums[i] 之外其余各元素的乘积。

示例:

输入: [1,2,3,4]
输出: [24,12,8,6]
说明: 请不要使用除法,且在 O(n) 时间复杂度内完成此题。

进阶:
你可以在常数空间复杂度内完成这个题目吗?( 出于对空间复杂度分析的目的,输出数组不被视为额外空间。)

思路

i  res:
1:1
2:1 1
3:1 1 2
4:1 1 2 6

rightProduct = 1
i  res
3:1 1 2 6  rightProduct = 4
2:1 1 8 6  rightProduct = 12
1:1 12 8 6  rightProduct = 24
0:24 12 8 6

第1个循环:把当前位左边所有值的乘积放在当前位(res[i] = res[0] * … * res[i - 1])
第2个循环:把当前位右边所有值的乘积和当前位相乘作为当前位的值
(rightProduct = res[i + 1] * … * res[res.length - 1],res[i] = res[i] * rightProduct)

实现

class Solution {
    public int[] productExceptSelf(int[] nums) {
        if(nums == null || nums.length == 0) {
            return new int[0];
        }
        
        int len = nums.length;
        int[] res = new int[len]; //结果变量
        res[0] = 1;
        
        for(int i=1; i<len; i++) {
            res[i] = res[i - 1] * nums[i - 1]; //当前位左边所有值的乘积
        }
        
        int rightProduct = 1; //当前位右边所有值的乘积
        for(int i=len-1; i>=0; i--) {
            res[i] = res[i] * rightProduct; //再乘上右边所有值的乘积
            rightProduct = rightProduct * nums[i]; //前一位的右边所有值的乘积
        }
        
        return res;
    }
}
### 问题分析 LeetCode 第 238 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]` 之外所有元素的乘积。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)。 为了满足不使用额外空间的要求(输出数组外),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数。 - **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) 额外空间复杂度(不包括输出数组)。 ###
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