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计算右侧小于当前元素的个数

315. 计算右侧小于当前元素的个数

给定一个整数数组 nums,按要求返回一个新数组 *counts。数组 *counts 有该性质: counts[i] 的值是 nums[i] 右侧小于 nums[i] 的元素的数量。

示例:

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输入: [5,2,6,1]
输出: [2,1,1,0]
解释:
5 的右侧有 2 个更小的元素 (2 和 1).
2 的右侧仅有 1 个更小的元素 (1).
6 的右侧有 1 个更小的元素 (1).
1 的右侧有 0 个更小的元素.

暴力解法(超时)

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class Solution {
public List<Integer> countSmaller(int[] nums) {
int n = nums.length;
List<Integer> ans = new ArrayList<>();

for(int i = 0; i < n; i++){
int count = 0;
for(int j = i + 1; j < n; j++){
if(nums[j] < nums[i]){
++count;
}
}
ans.add(count);
}
return ans;
}
}

时间复杂度O(n^2),空间复杂度O(1)。

从暴力解法中可以看出,我们做了许多的重复的统计工作,我们如果从后往前遍历数组,并保存下已经遍历过的数字及它们出现的次数,在下一次遍历时,就不用重复统计。

使用二叉搜索树也可完成插入并统计的功能,我们从右往左依次遍历数组,并构建二叉树。在插入结点的过程中我们可以统计出右侧小于当前结点元素的个数。

在一般的二叉树结点上,我们添加了一个 count 变量来统计小于当前结点 val 值的结点个数。。

递归实现添加结点的算法:

  • 当走到右结点,统计根结点和根结点左结点的个数,继续插入并统计根结点右侧是否还有比当前结点值小的结点。
  • 当走到左节点或根结点时,计数器加一,继续插入并统计根结点左侧是否还有比当前结点值小的结点。
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class Solution {

public List<Integer> countSmaller(int[] nums){
Integer[] res = new Integer[nums.length];
Arrays.fill(res, 0);
List<Integer> list = new ArrayList<>();
//反向构造二叉树,统计右边最小数
TreeNode root = null;
for(int i = nums.length - 1; i >= 0; i--){
root = addAndCount(root, new TreeNode(nums[i]), res, i);
}
return Arrays.asList(res);
}

public TreeNode addAndCount(TreeNode root, TreeNode node, Integer[] res, int i){
if(root == null){
root = node;
return root;
}

//根结点左边的保存不大于根结点的元素
if(root.val >= node.val){
//不大于根结点值的结点个数加一
root.count++ ;
//递归将当前结点插入左子树
root.left = addAndCount(root.left, node, res, i);
}else{
//统计比当前结点值小的元素个数(根结点 1 + 左节点 root.count)
res[i] += 1 + root.count;
//统计根结点右子树中是否还有比当前结点值小的结点
root.right = addAndCount(root.right, node, res, i);
}
return root;
}

class TreeNode{
int val;
int count;
TreeNode left, right;

public TreeNode(int val){
this.val = val;
this.count = 0;//小于 val 值的结点个数
left = null;
right = null;
}
}

}

时间复杂度O(nlogn),空间复杂度O(n)。