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判断是否能拆分数组

给你一个长度为 n 的数组 nums 和一个整数 m 。请你判断能否执行一系列操作,将数组拆分成 n 个 非空 数组。 一个数组被称为 好 的,如果: 子数组的长度为 1 ,或者 子数组元素之和 大于或等于 m 。 在每一步操作中,你可以选择一个 长度至少为 2 的现有数组(之前步骤的结果) 并将其…

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当前训练重点

中等 · 状态·转移·动态规划

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答案摘要

我们先预处理得到前缀和数组 ,其中 表示数组 的前 个元素之和。 接下来,我们设计一个函数 $dfs(i, j)$,表示对于数组 的下标范围 $[i, j]$,是否存在一种满足条件的拆分方法。如果存在,返回 `true`,否则返回 `false`。

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题目描述

给你一个长度为 n 的数组 nums 和一个整数 m 。请你判断能否执行一系列操作,将数组拆分成 n非空 数组。

一个数组被称为 的,如果:

  • 子数组的长度为 1 ,或者
  • 子数组元素之和 大于或等于  m

在每一步操作中,你可以选择一个 长度至少为 2 的现有数组(之前步骤的结果) 并将其拆分成 2 个子数组,而得到的 每个 子数组都需要是好的。

如果你可以将给定数组拆分成 n 个满足要求的数组,返回 true ;否则,返回 false

 

示例 1:

输入:nums = [2, 2, 1], m = 4

输出:true

解释:

  • [2, 2, 1] 切分为 [2, 2] 和 [1]。数组 [1] 的长度为 1,数组 [2, 2] 的元素之和等于 4 >= m,所以两者都是好的数组。
  • [2, 2] 切分为 [2] 和 [2]。两个数组的长度都是 1,所以都是好的数组。

示例 2:

输入:nums = [2, 1, 3], m = 5

输出:false

解释:

第一步必须是以下之一:

  • 将 [2, 1, 3] 切分为 [2, 1] 和 [3]。数组 [2, 1] 既不是长度为 1,也没有大于或等于 m 的元素和。
  • [2, 1, 3] 切分为 [2][1, 3]。数组 [1, 3] 既不是长度为 1,也没有大于或等于 m 的元素和。

因此,由于这两个操作都无效(它们没有将数组分成两个好的数组),因此我们无法将 nums 分成 n 个大小为 1 的数组。

示例 3:

输入:nums = [2, 3, 3, 2, 3], m = 6

输出:true

解释:

  • 将 [2, 3, 3, 2, 3] 切分为 [2] 和 [3, 3, 2, 3]
  • [3, 3, 2, 3] 切分为 [3, 3, 2][3]
  • [3, 3, 2] 切分为 [3, 3][2]
  • [3, 3] 切分为 [3][3]

 

提示:

  • 1 <= n == nums.length <= 100
  • 1 <= nums[i] <= 100
  • 1 <= m <= 200
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解题思路

方法一:记忆化搜索

我们先预处理得到前缀和数组 ss,其中 s[i]s[i] 表示数组 numsnums 的前 ii 个元素之和。

接下来,我们设计一个函数 dfs(i,j)dfs(i, j),表示对于数组 numsnums 的下标范围 [i,j][i, j],是否存在一种满足条件的拆分方法。如果存在,返回 true,否则返回 false

函数 dfs(i,j)dfs(i, j) 的计算过程如下:

如果 i=ji = j,那么只有一个元素,不需要拆分,返回 true

否则,我们枚举拆分点 kk,其中 k[i,j]k \in [i, j],如果满足以下条件,那么就可以拆分成 nums[i,..k]nums[i,.. k]nums[k+1,..j]nums[k + 1,.. j] 两个子数组:

  • 子数组 nums[i,..k]nums[i,..k] 只有一个元素,或者子数组 nums[i,..k]nums[i,..k] 的元素之和大于等于 mm
  • 子数组 nums[k+1,..j]nums[k + 1,..j] 只有一个元素,或者子数组 nums[k+1,..j]nums[k + 1,..j] 的元素之和大于等于 mm
  • dfs(i,k)dfs(i, k)dfs(k+1,j)dfs(k + 1, j) 都为 true

为了避免重复计算,我们使用记忆化搜索的方法,用一个二维数组 ff 记录所有的 dfs(i,j)dfs(i, j) 的返回值,其中 f[i][j]f[i][j] 表示 dfs(i,j)dfs(i, j) 的返回值。

时间复杂度 O(n3)O(n^3),空间复杂度 O(n2)O(n^2)。其中 nn 是数组 numsnums 的长度。

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class Solution:
    def canSplitArray(self, nums: List[int], m: int) -> bool:
        @cache
        def dfs(i: int, j: int) -> bool:
            if i == j:
                return True
            for k in range(i, j):
                a = k == i or s[k + 1] - s[i] >= m
                b = k == j - 1 or s[j + 1] - s[k + 1] >= m
                if a and b and dfs(i, k) and dfs(k + 1, j):
                    return True
            return False

        s = list(accumulate(nums, initial=0))
        return dfs(0, len(nums) - 1)
speed

复杂度分析

指标
时间complexity depends on iterating through all possible split positions for each subarray, potentially O(n^2) in the worst case. Space complexity is O(n) to store the DP states for subarray validation.
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    You might ask how to represent subarray validity efficiently for state transitions.

  • question_mark

    Expect a discussion on when greedy choices simplify DP state decisions.

  • question_mark

    Interviewers may probe whether early termination improves performance on unsplittable arrays.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Failing to check that both resulting arrays are good before updating DP states.

  • error

    Assuming any split is valid without considering the problem's good array definition.

  • error

    Overcomplicating with unnecessary recursion instead of leveraging DP and greedy observations.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Instead of splitting into size-one arrays, determine if array can be split into subarrays summing to exactly m.

  • arrow_right_alt

    Allow splits only at positions where the sum of elements is even and validate good array recursively.

  • arrow_right_alt

    Change the definition of a good array to require at least one element greater than a threshold in each subarray.

help

常见问题

外企场景

判断是否能拆分数组题解:状态·转移·动态规划 | LeetCode #2811 中等