413. 等差数列划分

1.题目

如果一个数列 至少有三个元素 ,并且任意两个相邻元素之差相同,则称该数列为等差数列。

例如,[1,3,5,7,9]、[7,7,7,7] 和 [3,-1,-5,-9] 都是等差数列。
给你一个整数数组 nums ,返回数组 nums 中所有为等差数组的 子数组个数。子数组是数组中的一个连续序列。

实例1:

输入:nums = [1,2,3,4]
输出:3
解释:nums 中有三个子等差数组:[1, 2, 3]、[2, 3, 4] 和 [1,2,3,4] 自身。

实例2:

输入:nums = [1]
输出:0
提示:
1 <= nums.length <= 5000
-1000 <= nums[i] <= 1000

2.思路

  • 方法:动态规划

  • 动态规划算法基础

    • 基本思想: 将待求解问题分解成若干个子问题,先求解子问题,然后从这些子问题的解得到原问题的解(这部分与分治法相似)。与
      分治法不同的是,适合于用动态规划求解的问题,经分解得到的子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题,则分解得到的子问
      题数目太多,有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案,而在需要时再找出已求得的答案,这样就可以避
      免大量的重复计算,节省时间。通常可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案。不管该子问题以后是否被用到,只要它被计算过,就将
      其结果填入表中。这就是动态规划的基本思路。

    • 基本特点: 1)最优化原理:如果问题的最优解所包含的子问题的解也是最优的,就称该问题具有最优子结构,即满组最优化原理。 2)无后效性:即某阶段状态一旦确定,就不受这个状态以后决策的影响。也就是说,某状态以后的过程不会影响以前的状态,只与当前状态有关。 3)有重叠问题:即子问题之间是不独立的,一个子问题在下一阶段决策中可能被多次使用到。(该性质并不是动态规划适用的必要条件,但是如果没有这条性质,动态规划算法同其他算法相比就不具备优势)

    • 基本思路: 动态规划一般分为一维、二维,对应形式为 dp(i)、dp(i)(j)
      (1)确定dp数组,以及下标含义
      (2)确定递推公式
      (3)dp数组如何初始化
      (4)确定遍历顺序
      (5)举例推导递推公式

  • 动态规划方程:dp[i] = dp[i - 1] + 1
    dp[i]表示以:nums(i)结尾的,且长度大于等于3的连续等差数列的个数

    image.png

3.代码

  def numberOfArithmeticSlices(nums: Array[Int]): Int = {
    var len = nums.length
    if(len<3) return 0
    // dp[i]表示以:nums(i结尾的,且长度大于等于3的连续等差数列的个数
    val dp = new Array[Int](len)
    var res = 0
    // 从下标2开始,才有可能构成长度至少大于等于3的等差数列
    for(i<-2 until(len)){
      if(nums(i)-nums(i-1)==nums(i-1)-nums(i-2)){
        dp(i)=dp(i-1)+1
        res = res + dp(i)
      }
    }
    return res
  }

4.复杂度分析

时间复杂度:O(N),这里 N 是输入数组的长度;
空间复杂度:O(N)。由于 dp[i] 只参考了 dp[i - 1],可以使用「滚动变量」优化空间复杂度。

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