1043-分隔数组以得到最大和

Raphael Liu Lv10

给你一个整数数组 arr,请你将该数组分隔为长度 最多 为 k
的一些(连续)子数组。分隔完成后,每个子数组的中的所有值都会变为该子数组中的最大值。

返回将数组分隔变换后能够得到的元素最大和。本题所用到的测试用例会确保答案是一个 32 位整数。

示例 1:

**输入:** arr = [1,15,7,9,2,5,10], k = 3
**输出:** 84
**解释:** 数组变为 [15,15,15,9,10,10,10]

示例 2:

**输入:** arr = [1,4,1,5,7,3,6,1,9,9,3], k = 4
**输出:** 83

示例 3:

**输入:** arr = [1], k = 1
**输出:** 1

提示:

  • 1 <= arr.length <= 500
  • 0 <= arr[i] <= 109
  • 1 <= k <= arr.length

方法一:动态规划

思路与算法

我们需要将 arr 分割成若干个子数组,每个子数组的长度都不超过 k。分割后每个元素都将变成其所属子数组中的最大值。现考虑如何使数组和最大。

我们很难同时分割所有元素,如果能一次只考虑分割一组,然后利用之前分割得到的信息,任务就会变得简单。试想当前枚举到了 i,我们把 i 当做这一组的末尾,然后在 [i - k, i - 1] 的范围内枚举 j,[j + 1, i] 这一段可以当做新的一组。这时我们需要利用以 j 为结尾分割的最大和,可以发现如果将这个问题的答案提前计算并存储下来,以 i 为结尾的问题就可以迎刃而解。

具体地,我们设 d[i] 为以 i 结尾分割的最大和,求解时倒序枚举 j ~(j \in [i - k, i - 1]),那么转移方程有:

d[i] = \max{d[j] + \textit{maxValue} \times (i - j)\

其中 maxValue} = \max{arr[j+1], \cdots, arr[i]\。

答案为 d[n],n是 arr 的长度。

代码

[sol1-C++]
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class Solution {
public:
using ll = long long;
int maxSumAfterPartitioning(vector<int>& arr, int k) {
int n = arr.size();
vector<int> d(n + 1);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
int maxValue = arr[i - 1];
for (int j = i - 1; j >= 0 && j >= i - k; j--) {
d[i] = max(d[i], d[j] + maxValue * (i - j));
if (j > 0) {
maxValue = max(maxValue, arr[j - 1]);
}
}
}
return d[n];
}
};
[sol1-Java]
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class Solution {
public int maxSumAfterPartitioning(int[] arr, int k) {
int n = arr.length;
int[] d = new int[n + 1];
for (int i = 1; i <= n; i++) {
int maxValue = arr[i - 1];
for (int j = i - 1; j >= 0 && j >= i - k; j--) {
d[i] = Math.max(d[i], d[j] + maxValue * (i - j));
if (j > 0) {
maxValue = Math.max(maxValue, arr[j - 1]);
}
}
}
return d[n];
}
}
[sol1-Python3]
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class Solution:
def maxSumAfterPartitioning(self, arr: List[int], k: int) -> int:
n = len(arr)
d = [0] * (n + 1)
for i in range(1, n + 1):
maxValue = arr[i - 1]
for j in range(i - 1, max(-1, i - k - 1), -1):
d[i] = max(d[i], d[j] + maxValue * (i - j))
if j > 0:
maxValue = max(maxValue, arr[j - 1])
return d[n]
[sol1-Golang]
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func maxSumAfterPartitioning(arr []int, k int) int {
n := len(arr)
d := make([]int, n+1)
for i := 1; i <= n; i++ {
maxValue := arr[i-1]
for j := i - 1; j >= max(0, i - k); j-- {
d[i] = max(d[i], d[j] + maxValue * (i - j))
if j > 0 && arr[j - 1] > maxValue {
maxValue = arr[j - 1]
}
}
}
return d[n]
}

func max(x, y int) int {
if x > y {
return x
}
return y
}
[sol1-JavaScript]
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var maxSumAfterPartitioning = function(arr, k) {
const n = arr.length;
const d = new Array(n + 1).fill(0);
for (let i = 1; i <= n; i++) {
let maxValue = arr[i - 1];
for (let j = i - 1; j >= Math.max(0, i - k); j--) {
d[i] = Math.max(d[i], d[j] + maxValue * (i - j));
if (j > 0) {
maxValue = Math.max(maxValue, arr[j - 1]);
}
}
}
return d[n];

};
[sol1-C#]
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public class Solution {
public int MaxSumAfterPartitioning(int[] arr, int k) {
int n = arr.Length;
int[] d = new int[n + 1];
for (int i = 1; i <= n; i++) {
int maxValue = arr[i - 1];
for (int j = i - 1; j >= 0 && j >= i - k; j--) {
d[i] = Math.Max(d[i], d[j] + maxValue * (i - j));
if (j > 0) {
maxValue = Math.Max(maxValue, arr[j - 1]);
}
}
}
return d[n];
}
}
[sol1-C]
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#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

int maxSumAfterPartitioning(int* arr, int arrSize, int k) {
int d[arrSize + 1];
memset(d, 0, sizeof(d));
for (int i = 1; i <= arrSize; i++) {
int maxValue = arr[i - 1];
for (int j = i - 1; j >= 0 && j >= i - k; j--) {
d[i] = MAX(d[i], d[j] + maxValue * (i - j));
if (j > 0) {
maxValue = MAX(maxValue, arr[j - 1]);
}
}
}
return d[arrSize];
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(nk),其中 n 是 arr 的长度。倒序遍历 j 的过程中可以顺便维护区间最大值,这样 d[i] 的转移可以在 O(k) 的时间内完成。

  • 空间复杂度:O(n),其中 n 是 arr 的长度。

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