Dtpark's blog 磨刀不误砍柴工,读完硕士再打工

1109航班预订统计

2021-08-31

0x01 题目

这里有 n 个航班,它们分别从 1 到 n 进行编号。

有一份航班预订表 bookings ,表中第 i 条预订记录 bookings[i] = [firsti, lasti, seatsi] 意味着在从 firsti 到 lasti (包含 firsti 和 lasti )的 每个航班 上预订了 seatsi 个座位。

请你返回一个长度为 n 的数组 answer,其中 answer[i] 是航班 i 上预订的座位总数。

示例 1:

输入:bookings = [[1,2,10],[2,3,20],[2,5,25]], n = 5

输出:[10,55,45,25,25]

解释:
航班编号 1 2 3 4 5
预订记录 1 : 10 10
预订记录 2 : 20 20 预订记录 3 : 25 25 25 25 总座位数: 10 55 45 25 25 因此,answer = [10,55,45,25,25] 示例 2:

输入:bookings = [[1,2,10],[2,2,15]], n = 2
输出:[10,25]
解释:
航班编号 1 2
预订记录 1 : 10 10
预订记录 2 : 15
总座位数: 10 25
因此,answer = [10,25]

提示:

1 <= n <= 2 * 104
1 <= bookings.length <= 2 * 104
bookings[i].length == 3
1 <= firsti <= lasti <= n
1 <= seatsi <= 104

0x02 暴力求解

func corpFlightBookings(bookings [][]int, n int) []int {
    answer := make([]int, n)
    for _, v := range bookings {
        for j := v[0]; j <= v[1]; j++ {
            answer[j-1] += v[2]
        }
    }
    return answer
}

0x03 差分数组

3.1 概念

差分数组类似于求解前缀和,给出原数组为d,差分数组为f,那么有f[i] = d[i] - d[i - 1],且当 i =1时, f[i] = d[i].

3.2 性质

  • d[i]等于f[i]的前缀和【通过简单归纳推理可证】;

  • d[i]的前缀和可以通过如下公式来求得:

    $\operatorname{sum}{x}=\sum{i=1}^{x} d_{x}=\sum_{i=1}^{x} \sum_{j=1}^{i} f_{j}=\sum_{i=1}^{x}(x-i+1) \cdot f_{i}$

3.3 用途

差分数组主要支持两种操作:

  • 区间修改

    若对某个区间[L, R] 增加一个数 x,只需要使

    f[L] += x

    f[R + 1] -= x

    即可实现对区间的批量修改. 其中,R不为数组右边界,否则不用加条件f[R + 1] -= x .

  • 单点查询

    即查询原数组某位置元素值。可通过:求差分数组前几项和或性质2公式求得.

3.4 题目分析

注意到一个预订记录实际上代表了一个区间的增量。我们的任务是将这些增量叠加得到答案。因此,我们可以使用差分解决本题。差分数组对应的概念是前缀和数组,对于数组 [1,2,2,4],其差分数组为 [1,1,0,2],差分数组的第 i 个数即为原数组的第 i−1 个元素和第 i 个元素的差值,也就是说我们对差分数组求前缀和即可得到原数组。差分数组的性质是,当我们希望对原数组的某一个区间 [l,r] 施加一个增量inc 时,差分数组 d 对应的改变是:

d[l] 增加 inc,d[r+1] 减少 inc。

这样对于区间的修改就变为了对于两个位置的修改。并且这种修改是可以叠加的,即当我们多次对原数组的不同区间施加不同的增量,我们只要按规则修改差分数组即可。

在本题中,我们可以遍历给定的预定记录数组,每次 O(1) 地完成对差分数组的修改即可。当我们完成了差分数组的修改,只需要最后求出差分数组的前缀和即可得到目标数组。

注意本题中日期从 1 开始,因此我们需要相应的调整数组下标对应关系,对于预定记录 booking=[l,r,inc],我们需要让 d[l−1] 增加 inc,d[r] 减少 inc。特别地,当 r 为 n 时,我们无需修改 d[r],因为这个位置溢出了下标范围。如果求前缀和时考虑该位置,那么该位置对应的前缀和值必定为 0。读者们可以自行思考原因,以加深对差分数组的理解。

3.5 代码实现

func corpFlightBookings(bookings [][]int, n int) []int {
    answer := make([]int, n)
    for _, booking := range bookings {
        answer[booking[0] - 1] += booking[2]
        if booking[1] < n { // 防止越界
            answer[booking[1]] -= booking[2]
        }
    }
    for i := 1; i < n; i++ {
        answer[i] += answer[i-1]
    }
    return answer
}

0x04 参考资料

  • [1] 题目来源:https://leetcode-cn.com/problems/corporate-flight-bookings
  • [2] 题解来源:https://leetcode-cn.com/problems/corporate-flight-bookings/solution/hang-ban-yu-ding-tong-ji-by-leetcode-sol-5pv8/
  • [3] 差分数组资料:https://www.jianshu.com/p/2a4e861b44ae

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