力扣周赛：力扣第407场周赛

力扣第407场周赛：将 1 移动到末尾的最大操作次数、使数组等于目标数组所需的最少操作次数，涉及思维、单调栈、分类讨论等知识点。

T3-将 1 移动到末尾的最大操作次数

题目描述

给你一个 二进制字符串 \(s\)。

你可以对这个字符串执行任意次下述操作：

• 选择字符串中的任一下标 \(i\)（ \(i + 1 < s.length\) ），该下标满足 \(s[i] == 1 且 s[i + 1] == 0\)。
• 将字符 \(s[i]\) 向右移直到它到达字符串的末端或另一个 \(1\)。

例如，对于 \(s\) = "010010"，如果我们选择 \(i = 1\)，结果字符串将会是 \(s\) = "000110"。

返回你能执行的最大操作次数。

数据范围

• \(1 <= s.length <= 10^5\)
• \(s[i]\) 为 \(0\) 或 \(1\)。

解题思路

考虑如下移动方案

1. 移动第 \(1\) 个 \(1\)，操作次数合计为 \(1\)；
2. 移动第 \(2\) 个 \(1\)，然后又可以移动第 \(1\) 个 \(1\)，操作次数合计为 \(2\)；
3. 移动第 \(3\) 个 \(1\)，然后又可以移动第 \(2\) 个 \(1\)，然后又可以移动第 \(1\) 个 \(1\)，操作次数合计为 \(3\)；
4. 以此类推。

注意，并非每个 \(1\) 都可以移动。

代码实现

int maxOperations(string s) {
    int n = s.size(), res = 0, r = n - 1, c1 = 0;
    for (int i = 0; i < r; i++) {
        if (s[i] == '1') {
            // 记录当前1的个数
            c1++;
            // 1的后面如果是0，则现在可以移动
            if (s[i + 1] == '0')res += c1;
        }
    }
    return res;
}

时间复杂度：\(O(n)\)。

空间复杂度：\(O(1)\)。

T4-使数组等于目标数组所需的最少操作次数

题目描述

给你两个长度相同的正整数数组 \(nums\) 和 \(target\)。

在一次操作中，你可以选择 \(nums\) 的任何子数组，并将该子数组内的每个元素的值增加或减少 1。

返回使 \(nums\) 数组变为 \(target\) 数组所需的最少操作次数。

数据范围

• \(1 <= nums.length == target.length <= 10^5\)
• \(1 <= nums[i], target[i] <= 10^8\)

解题思路

令 \(v[i]=num[i]-target[i]\)，要使得 \(nums\) 变为 \(target\)，等价于使得 \(v[i]\) 全为 \(0\)。

\(v[i]\) 由若干如下数段组成：连续正数段、连续负数段、连续 \(0\) 段。

注意，数段需满足与数段相邻的数的符号与数段不同，\(0\) 既不是正数也不是负数。举个例子，若连续正数段 \(a\) 和 \(b\) 相邻，则 \(a\) 和 \(b\) 应视为一个连续正数段。

对于每个数段，单独处理。既然数段之间互不影响，则可将连续负数段转为连续正数段处理，又由于连续 \(0\) 段已满足题目要求，故不处理。所以，只需要处理连续正数段即可。

连续且相等的若干个数可视作同一个数，视作同一个数不影响操作次数。

准备单调栈 \(sk\)，对于一个连续正数段 \(a\)，考虑将 \(a_i\) 入栈：

1. 若栈为空或者 \(a_i>sk.top\) ，则直接入栈。
2. 否则，若 \(a_i=sk.top\)，可视作同一个数，\(a_i\) 不入栈，忽略。
3. 否则，令 \(x=sk.top\)，栈顶元素出栈
   • 若栈为空，则操作 \(x-a_i\) 次，使得 \(x\) 变成 \(a_i\)，\(a_i\) 入栈。\(x\) 和 \(a_i\) 现在被视作同一个数，仅让 \(a_i\) 留在栈中即可，后续不用考虑 \(x\)。
   • 若栈不为空，则比较 \(sk.top\) 和 \(a_i\)
     • 若 \(sk.top＞a_i\)，则操作 \(x-sk.top\) 次，将 \(x\) 变成 \(sk.top\)， 回到步骤 \(1\)。
     • 否则，操作 \(x-a_i\) 次，将 \(x\) 变成 \(a_i\)，若\(a_i!=sk.top\) 则入栈，否则忽略。

代码实现

long long minimumOperations(vector<int> &nums, vector<int> &target) {
    typedef long long ll;
    int n = nums.size();
    auto &v = nums;
    for (int i = 0; i < n; i++)v[i] -= target[i];
    // 逐一处理每段
    int l = 0, r, sk[n], tp;
    ll res = 0;
    while (l < n) {
        // 重置栈指针
        tp = -1;
        // 找非零段
        while (l < n && !v[l])l++;
        if ((r = l) >= n)break;
        // 处理非零段
        for (int tv; r < n && v[r] && (v[l] ^ v[r]) >= 0; r++) {
            tv = abs(v[r]);
            while (tp != -1 && sk[tp] > tv) {
                int x = sk[tp--];
                if (tp == -1 || sk[tp] < tv)res += x - tv;
                else res += x - sk[tp];
            }
            // 待入栈元素与栈顶元素相同时无需入栈
            if (tp == -1 || sk[tp] != v[r]) sk[++tp] = tv;
        }
        // 处理栈中剩余元素
        while (tp != -1) {
            int x = sk[tp--];
            res += tp == -1 ? x : x - sk[tp];
        }
        // 换下一个区间
        l = r;
    }
    return res;
}

时间复杂度：\(O(n)\)，每个元素最多入栈 \(1\) 次、出栈 \(1\) 次。

空间复杂度：\(O(n)\)。

END

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题目来源：力扣第407场双周赛

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