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特别的排列

给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums ,它包含 n 个 互不相同 的正整数。如果 nums 的一个排列满足以下条件,我们称它是一个特别的排列: 对于 0 的下标 i ,要么 nums[i] % nums[i+1] == 0 ,要么 nums[i+1] % nums[i] == 0 。 请你返…

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中等 · 状态·转移·动态规划

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答案摘要

我们注意到题目中数组的长度最大不超过 ,因此,我们可以用一个二进制整数来表示当前的状态,其中第 位为 表示数组中的第 个数已经被选取,为 表示数组中的第 个数还未被选取。 我们定义 表示当前选取的整数状态为 ,且最后一个选取的整数下标为 的方案数。初始时 ,答案为 。

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题目描述

给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums ,它包含 n 个 互不相同 的正整数。如果 nums 的一个排列满足以下条件,我们称它是一个特别的排列:

  • 对于 0 <= i < n - 1 的下标 i ,要么 nums[i] % nums[i+1] == 0 ,要么 nums[i+1] % nums[i] == 0 。

请你返回特别排列的总数目,由于答案可能很大,请将它对 10+ 7 取余 后返回。

 

示例 1:

输入:nums = [2,3,6]
输出:2
解释:[3,6,2] 和 [2,6,3] 是 nums 两个特别的排列。

示例 2:

输入:nums = [1,4,3]
输出:2
解释:[3,1,4] 和 [4,1,3] 是 nums 两个特别的排列。

 

提示:

  • 2 <= nums.length <= 14
  • 1 <= nums[i] <= 109
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解题思路

方法一:状态压缩动态规划

我们注意到题目中数组的长度最大不超过 1414,因此,我们可以用一个二进制整数来表示当前的状态,其中第 ii 位为 11 表示数组中的第 ii 个数已经被选取,为 00 表示数组中的第 ii 个数还未被选取。

我们定义 f[i][j]f[i][j] 表示当前选取的整数状态为 ii,且最后一个选取的整数下标为 jj 的方案数。初始时 f[0][0]=0f[0][0]=0,答案为 j=0n1f[2n1][j]\sum_{j=0}^{n-1}f[2^n-1][j]

考虑 f[i][j]f[i][j],如果当前只有一个数被选取,那么 f[i][j]=1f[i][j]=1。否则,我们可以枚举上一个选择的数的下标 kk,如果 kkjj 对应的数满足题目要求,那么 f[i][j]f[i][j] 可以从 f[i2j][k]f[i \oplus 2^j][k] 转移而来。即:

f[i][j]={1,i=2jk=0n1f[i2j][k],i2j且nums[j]与nums[k]满足题目要求f[i][j]= \begin{cases} 1, & i=2^j\\ \sum_{k=0}^{n-1}f[i \oplus 2^j][k], & i \neq 2^j \textit{且} \textit{nums}[j] \textit{与} \textit{nums}[k] \textit{满足题目要求}\\ \end{cases}

最终答案即为 j=0n1f[2n1][j]\sum_{j=0}^{n-1}f[2^n-1][j]。注意答案可能很大,需要对 109+710^9+7 取模。

时间复杂度 O(n2×2n)O(n^2 \times 2^n),空间复杂度 O(n×2n)O(n \times 2^n)。其中 nn 为数组的长度。

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class Solution:
    def specialPerm(self, nums: List[int]) -> int:
        mod = 10**9 + 7
        n = len(nums)
        m = 1 << n
        f = [[0] * n for _ in range(m)]
        for i in range(1, m):
            for j, x in enumerate(nums):
                if i >> j & 1:
                    ii = i ^ (1 << j)
                    if ii == 0:
                        f[i][j] = 1
                        continue
                    for k, y in enumerate(nums):
                        if x % y == 0 or y % x == 0:
                            f[i][j] = (f[i][j] + f[ii][k]) % mod
        return sum(f[-1]) % mod
speed

复杂度分析

指标
时间Depends on the final approach
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    The candidate demonstrates a clear understanding of dynamic programming with bitmasking.

  • question_mark

    The candidate successfully applies state transition methods to the problem.

  • question_mark

    The candidate efficiently manages large numbers using modulo operations.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Forgetting to apply the modulo operation at each step, leading to overflow.

  • error

    Incorrectly handling the state transitions, such as failing to check the divisibility condition between consecutive elements.

  • error

    Not efficiently managing bitmasking, resulting in redundant calculations.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Considering additional constraints such as larger arrays or different divisibility conditions.

  • arrow_right_alt

    Applying different dynamic programming strategies for state transitions.

  • arrow_right_alt

    Optimizing the solution for faster execution with larger inputs.

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常见问题

外企场景

特别的排列题解:状态·转移·动态规划 | LeetCode #2741 中等