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好分区的数目

给你一个正整数数组 nums 和一个整数 k 。 分区 的定义是:将数组划分成两个有序的 组 ,并满足每个元素 恰好 存在于 某一个 组中。如果分区中每个组的元素和都大于等于 k ,则认为分区是一个好分区。 返回 不同 的好分区的数目。由于答案可能很大,请返回对 10 9 + 7 取余 后的结果。 …

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当前训练重点

困难 · 状态·转移·动态规划

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答案摘要

对于一个长度为 的数组 `nums`,每个元素都可以选择放入第一个分区或第二个分区,因此一共有 种分区方式。每一种分区方式,得到的结果可以是“好分区”或者“坏分区”,题目要我们求“好分区”的个数,我们可以转换为求“坏分区”的个数。那么“好分区”的个数就是 减去“坏分区”的个数。 “坏分区”实际上就是从数组 `nums` 中选出若干个元素,使得这若干个元素之和不超过 。这可以通过动态规划(0-…

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题目描述

给你一个正整数数组 nums 和一个整数 k

分区 的定义是:将数组划分成两个有序的 ,并满足每个元素 恰好 存在于 某一个 组中。如果分区中每个组的元素和都大于等于 k ,则认为分区是一个好分区。

返回 不同 的好分区的数目。由于答案可能很大,请返回对 109 + 7 取余 后的结果。

如果在两个分区中,存在某个元素 nums[i] 被分在不同的组中,则认为这两个分区不同。

 

示例 1:

输入:nums = [1,2,3,4], k = 4
输出:6
解释:好分区的情况是 ([1,2,3], [4]), ([1,3], [2,4]), ([1,4], [2,3]), ([2,3], [1,4]), ([2,4], [1,3]) 和 ([4], [1,2,3]) 。

示例 2:

输入:nums = [3,3,3], k = 4
输出:0
解释:数组中不存在好分区。

示例 3:

输入:nums = [6,6], k = 2
输出:2
解释:可以将 nums[0] 放入第一个分区或第二个分区中。
好分区的情况是 ([6], [6]) 和 ([6], [6]) 。

 

提示:

  • 1 <= nums.length, k <= 1000
  • 1 <= nums[i] <= 109
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解题思路

方法一:逆向思维 + 动态规划

对于一个长度为 nn 的数组 nums,每个元素都可以选择放入第一个分区或第二个分区,因此一共有 2n2^n 种分区方式。每一种分区方式,得到的结果可以是“好分区”或者“坏分区”,题目要我们求“好分区”的个数,我们可以转换为求“坏分区”的个数。那么“好分区”的个数就是 2n2^n 减去“坏分区”的个数。

“坏分区”实际上就是从数组 nums 中选出若干个元素,使得这若干个元素之和不超过 kk。这可以通过动态规划(0-1 背包问题)来求解。

我们用 f[i][j]f[i][j] 表示从数组 nums 的前 ii 个元素中选出若干个元素,使得这若干个元素之和为 jj 的方案数。那么 f[i][j]f[i][j] 的状态转移方程为:

f[i][j]={f[i1][j]如果不选第 i 个元素f[i1][jnums[i1]]如果选第 i 个元素f[i][j] = \left\{ \begin{aligned} &f[i - 1][j] & \textit{如果不选第 } i \textit{ 个元素} \\ &f[i - 1][j - nums[i - 1]] & \textit{如果选第 } i \textit{ 个元素} \end{aligned} \right.

那么“坏分区”的个数就是 j=0k1f[n][j]×2\sum_{j=0}^{k-1} f[n][j] \times 2,其中 nn 为数组 nums 的长度。最后,我们用 2n2^n 减去“坏分区”的个数,即可得到“好分区”的个数。

时间复杂度 O(n×k)O(n \times k),空间复杂度 O(n×k)O(n \times k)。其中 nn 为数组 nums 的长度,而 kk 为整数 kk

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class Solution:
    def countPartitions(self, nums: List[int], k: int) -> int:
        if sum(nums) < k * 2:
            return 0
        mod = 10**9 + 7
        n = len(nums)
        f = [[0] * k for _ in range(n + 1)]
        f[0][0] = 1
        ans = 1
        for i in range(1, n + 1):
            ans = ans * 2 % mod
            for j in range(k):
                f[i][j] = f[i - 1][j]
                if j >= nums[i - 1]:
                    f[i][j] = (f[i][j] + f[i - 1][j - nums[i - 1]]) % mod
        return (ans - sum(f[-1]) * 2 + mod) % mod
speed

复杂度分析

指标
时间complexity depends on the array length and k, typically O(n*k) for DP updates. Space complexity is O(k) for storing feasible subset sums, optimized by using rolling arrays.
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    Candidate recognizes the sum threshold failure mode when total sum is less than 2*k.

  • question_mark

    Candidate proposes DP state representing subset sums rather than brute force enumeration.

  • question_mark

    Candidate considers modulo arithmetic to manage large output and prevent overflow errors.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Failing to account for the sum < 2*k edge case leads to incorrect zero partitions.

  • error

    Double counting subsets if state transitions are not carefully handled.

  • error

    Ignoring the modulo operation can cause integer overflow on large arrays.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Count partitions into three groups each with sum at least k.

  • arrow_right_alt

    Find great partitions when order of elements in each group does not matter.

  • arrow_right_alt

    Calculate partitions with sum exactly equal to k instead of at least k.

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常见问题

外企场景

好分区的数目题解:状态·转移·动态规划 | LeetCode #2518 困难