leetcode 1074. 元素和为目标值的子矩阵数量

题目

给出矩阵 matrix 和目标值 target,返回元素总和等于目标值的非空子矩阵的数量。

子矩阵 x1, y1, x2, y2 是满足 x1 <= x <= x2 且 y1 <= y <= y2 的所有单元 matrix[x][y] 的集合。

如果 (x1, y1, x2, y2) 和 (x1', y1', x2', y2') 两个子矩阵中部分坐标不同(如:x1 != x1'),那么这两个子矩阵也不同。

 

示例 1:

输入:matrix = [[0,1,0],[1,1,1],[0,1,0]], target = 0
输出:4
解释:四个只含 0 的 1x1 子矩阵。
示例 2:

输入:matrix = [[1,-1],[-1,1]], target = 0
输出:5
解释:两个 1x2 子矩阵,加上两个 2x1 子矩阵,再加上一个 2x2 子矩阵。
 

提示:

1 <= matrix.length <= 300
1 <= matrix[0].length <= 300
-1000 <= matrix[i] <= 1000
-10^8 <= target <= 10^8
解题思路

这边matrix.length是300,所以空间复杂度最好控制在O(n^2)。最容易想到的是O(n^4)复杂度的算法。

从以上出发,可以考虑求和的特殊性,把复杂度降低到O(n^3)。

这道题的难点在于二维dp要非常注意顺序,但是如果直接考虑最普遍的矩阵 (x1, y1, x2, y2) 容易不知道从何下手。但是如果从O(n^4)的算法出发,就能发现怎么做简化了。


可以看出,矩形可以被分为,用两个参数表示的,用三个参数表示的和用四个参数表示的。三个参数的矩形可以从两个参数的矩形推出(相减),四个参数的矩形可以从三个参数的矩形推出(相减)。如果单纯发现了相减的关系,可以得到O(n^4)的算法。

当我们考虑到四个参数的矩形是由三个参数的矩形得到的时候,可以根据和为sum-target的矩形的个数,去掉对第四个参数的枚举。要得到个数,考虑到和可能很大,所以用unordered_map<int, int>(哈希)。

 1 class Solution {
 2 public:
 3     int dp[310][310];
 4     int numSubmatrixSumTarget(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
 5         int n=matrix.size(),m=matrix[0].size();
 6         int pre=0;
 7         for(int i=0;i<n;i++){
 8             pre=0;
 9             for(int j=0;j<m;j++){
10                 pre+=matrix[i][j];
11                 if(i==0)dp[i][j]=pre;
12                 else dp[i][j]=dp[i-1][j]+pre;
13             }
14         }
15         int ans=0;
16         for(int i=0;i<n;i++){
17             for(int j=i;j<n;j++){
18                 unordered_map<int,int>mp;
19                 for(int k=0;k<m;k++){
20                     int num=0;
21                     if(i==0)num=dp[j][k];
22                     else num=dp[j][k]-dp[i-1][k];
23                     if(num==target)ans++;
24                     if(mp.find(num-target)!=mp.end())ans+=mp[num-target];
25                     mp[num]++;
26                 }
27             }
28         }
29         return ans;
30     }
31 };
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