LeetCode 560 和为 k 的子数组

本文详细介绍了如何使用累加和与哈希表的方法解决LeetCode上的经典问题“和为K的子数组”。通过具体示例和代码实现,读者可以深入理解算法原理及其实现细节。

LeetCode 560 和为 k 的子数组

560. 和为K的子数组

难度中等307

给定一个整数数组和一个整数 **k,**你需要找到该数组中和为 k 的连续的子数组的个数。

示例 1 :

输入:nums = [1,1,1], k = 2
输出: 2 , [1,1] 与 [1,1] 为两种不同的情况。

说明 :

  1. 数组的长度为 [1, 20,000]。
  2. 数组中元素的范围是 [-1000, 1000] ,且整数 k 的范围是 [-1e7, 1e7]。

思路

使用累加和解决。
对于 索引 i 和 j 之间的累积和,  如果累计总和,在索引 i 和 j 处相差 k,即 sum[i] - sum[j] = k,
sum[i]−sum[j]=k,则位于索引 i 和 j 之间的元素之和是 k。

因此, 只要在遍历的过程中 sum-k 存在于哈希表中就说明 ,比如 sum - k = sum_x, 就说明 sum_x 到 sum 之间的元素 累积和为 k ,
比如 [3,4,7,2,-3,1,4,2]  后面的 1+4+2 = 7
   那么 到1索引时, 13  + 1 + 4 + 2 = 20 
   也就是说 只要后的累积和 sum_i 减去 k 能够在哈希表中找到对应的key (sum_j),那么就说明 j 到 i 之间的累积和 为 k。

代码

public class Solution {
    public int subarraySum(int[] nums, int k) {
        int count = 0, sum = 0;
        HashMap < Integer, Integer > map = new HashMap < > ();
        map.put(0, 1);
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum += nums[i];
            if (map.containsKey(sum - k))
                count += map.get(sum - k);
            map.put(sum, map.getOrDefault(sum, 0) + 1);
        }
        return count;
    }
}

// 作者:LeetCode
// 链接:https://leetcode-cn.com/problems/subarray-sum-equals-k/solution/he-wei-kde-zi-shu-zu-by-leetcode/
// 来源:力扣(LeetCode)
// 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
### LeetCode 'Subarray Sum Equals K' 的 Python 解法 以下是针对该问题的一个高效解决方案,时间复杂度为 \(O(n)\),空间复杂度为 \(O(n)\)[^3]。 此方法的核心思想是利用前缀以及哈希表来记录之前计算过的累积及其出现次数。通过这种方式可以快速判断当前累积减去目标值 \(k\) 是否已经存在于之前的累积中。 #### 实现代码 ```python class Solution: def subarraySum(self, nums, k): """ :type nums: List[int] :type k: int :rtype: int """ count = {0: 1} # 初始化哈希表,表示累积为0的情况出现了1次 cur_sum = 0 # 当前累积初始化为0 result = 0 # 符合条件的子数组数量 for num in nums: cur_sum += num # 更新当前累积 # 如果 (cur_sum - k) 存在于哈希表中,则找到符合条件的子数组 if (cur_sum - k) in count: result += count[cur_sum - k] # 将当前累积加入到哈希表中,更新其出现次数 if cur_sum in count: count[cur_sum] += 1 else: count[cur_sum] = 1 return result # 返回最终的结果 ``` 上述实现的关键点如下: - 使用 `count` 字典存储累积及其对应的出现次数。 - 遍历过程中不断累加当前元素至 `cur_sum` 中,并检查 `(cur_sum - k)` 是否已存在于字典中。如果存在,则表明找到了若干个满足条件的连续子数组[^4]。 - 时间复杂度主要由单层循环决定,因此整体效率较高。 ### 示例运行 对于输入 `nums = [1, 1, 1]`, `k = 2`: 执行过程如下: - 初始状态:`cur_sum=0`, `result=0`, `count={0: 1}` - 处理第一个数 `num=1`: - 更新 `cur_sum=1` - 检查 `cur_sum-k=-1` 不在 `count` 中 - 更新 `count={0: 1, 1: 1}` - 处理第二个数 `num=1`: - 更新 `cur_sum=2` - 检查 `cur_sum-k=0` 在 `count` 中,增加 `result+=1` - 更新 `count={0: 1, 1: 1, 2: 1}` - 处理第三个数 `num=1`: - 更新 `cur_sum=3` - 检查 `cur_sum-k=1` 在 `count` 中,增加 `result+=1` - 更新 `count={0: 1, 1: 1, 2: 1, 3: 1}` 最终返回结果为 `result=2`[^2]。 ---
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