基於給定查詢將陣列劃分為子陣列後的最大子陣列和(Java實現)


給定兩個整數陣列,一個包含計算出的元素,另一個包含用於將陣列分割成子集的分割點,我們需要計算每個分割後的子集的和,並返回最大子集和。

讓我們透過示例來理解:

輸入 - int arr[] = int arr[] = { 9, 4, 5, 6, 7 } int splitPoints[] = { 0, 2, 3, 1 };

輸出 - 每次分割後的最大子陣列和 [22, 13, 9, 9]

解釋 - 我們根據分割點將陣列分割,並獲取每次分割後的最大子集和。

第一次分割後 → {9} 和 {4,5,6,7} >> 最大子陣列和為 22

第二次分割後 → {9}, {4,5} 和 {6,7} >> 最大子陣列和為 13

第三次分割後 → {9}, {4,5}, {6} 和 {7} >> 最大子陣列和為 9

第四次分割後 → {9}, {4}, {5}, {6} 和 {7} >> 最大子陣列和為 9

輸入 - int arr[] = int arr[] = { 7, 8, 5, 9, 1 } int splitPoints[] = { 1, 2, 0, 3 };

輸出 - 每次分割後的最大子陣列和 [15, 115, 10, 9]

解釋 - 我們根據分割點將陣列分割,並獲取每次分割後的最大子集和。

第一次分割後 → {7,8} 和 {5,9,1} >> 最大子陣列和為 15

第二次分割後 → {7,8}, {5} 和 {9,1} >> 最大子陣列和為 115

第三次分割後 → {7}, {8}, {5} 和 {9,1} >> 最大子陣列和為 10

第四次分割後 → {7}, {8}, {5}, {9} 和 {1} >> 最大子陣列和為 9

下面程式中使用的方案如下:

  • 我們將從 main() 方法開始。

    • 輸入任意長度的陣列,例如 arr[] 和 splitPoints[]。計算它們的長度並作為引數傳遞給方法:calculateSubsetSum(arr.length, splitPoints.length, splitPoints, arr)。

  • 在 calculateSubsetSum() 方法內部:

    • 建立一個整數陣列 sum[] 並將 sum[0] 設定為 arr[0]。

    • 從 i=1 開始迴圈到陣列長度,將 sum[i] 設定為 sum[i - 1] + arr[i],並將 temp[0] 設定為 new subSets(0, n - 1, sum[n - 1])。

    • 持續新增 t2.add(temp[0]) 和 t1.add(0)

    • 從 i=0 開始迴圈到 splitPoints 陣列長度。在迴圈內部,將 currentSplitPoint 設定為 t1.floor(splitPoints[i]) 並從 t2 中移除:t2.remove(temp[currentSplitPoint])

    • 將 end 設定為 temp[currentSplitPoint].last,並將 temp[currentSplitPoint] 設定為 new subSets(currentSplitPoint, splitPoints[i], sum[splitPoints[i]] - (currentSplitPoint == 0 ? 0 : sum[currentSplitPoint - 1]))

    • 使用 t2.add(temp[currentSplitPoint]) 新增,並設定 temp[splitPoints[i] + 1] = new subSets(splitPoints[i] + 1, end, sum[end] - sum[splitPoints[i]])

    • 使用 t2.add(temp[splitPoints[i] + 1]), t1.add(currentSplitPoint) 和 t1.add(splitPoints[i] + 1) 新增。

    • 列印 t2.first() 的值。

  • 建立一個名為 subSets 的類,並宣告 first、last 和 value 作為其資料成員,並定義預設建構函式 subSets(int f, int l, int v),並將 first 設定為 f,last 設定為 l,value 設定為 v。

  • 建立一個名為 utilityComparator 的類,它將實現 Comparator<subSets>。

    • 建立一個名為 compare 的公共方法,並檢查 IF s2.value 不等於 s1.value,則返回 s2.value - s1.value。

    • 檢查 IF s1.first 不等於 s2.first,則返回 s2.first - s1.first。

示例

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.*;
class utilityComparator implements Comparator<subSets>{
   public int compare(subSets s1, subSets s2){
      if(s2.value != s1.value){
         return s2.value - s1.value;
      }
      if(s1.first != s2.first){
         return s2.first - s1.first;
      }
      return 0;
   }
}
class subSets{
   int first;
   int last;
   int value;
   subSets(int f, int l, int v){
      first = f;
      last = l;
      value = v;
   }
}
public class testClass{
   static void calculateSubsetSum(int n, int k, int splitPoints[], int arr[]){
      int sum[] = new int[n];
      sum[0] = arr[0];
      for (int i = 1; i < n; i++){
         sum[i] = sum[i - 1] + arr[i];
      }
      TreeSet<Integer> t1 = new TreeSet<>();
      TreeSet<subSets> t2 = new TreeSet<>(new utilityComparator());
      subSets temp[] = new subSets[n];
      temp[0] = new subSets(0, n - 1, sum[n - 1]);
      t2.add(temp[0]);
      t1.add(0);
      System.out.println("Maximum subarray sum after each split");
      for (int i = 0; i < k; i++){
         int currentSplitPoint = t1.floor(splitPoints[i]);
         t2.remove(temp[currentSplitPoint]);
         int end = temp[currentSplitPoint].last;
         temp[currentSplitPoint] = new subSets(currentSplitPoint, splitPoints[i], sum[splitPoints[i]] - (currentSplitPoint == 0 ? 0 : sum[currentSplitPoint - 1]));
         t2.add(temp[currentSplitPoint]);
         temp[splitPoints[i] + 1] = new subSets(splitPoints[i] + 1, end, sum[end] -       sum[splitPoints[i]]);
         t2.add(temp[splitPoints[i] + 1]);
         t1.add(currentSplitPoint);
         t1.add(splitPoints[i] + 1);
         System.out.println(t2.first().value);
      }
   }
   public static void main(String[] args){
      int arr[] = { 2, 1, 6, 8, 5, 10, 21, 13};
      int splitPoints[] = { 3, 1, 2, 0, 4, 5 };
      calculateSubsetSum(arr.length, splitPoints.length, splitPoints, arr);
   }
}

輸出

如果我們執行以上程式碼,它將生成以下輸出

Maximum subarray sum after each split
49
49
49
49
44
34

更新於: 2021年11月5日

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