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363. 矩形区域不超过 K 的最大数值和

给你一个 m x n 的矩阵 matrix 和一个整数 k ,找出并返回矩阵内部矩形区域的不超过 k 的最大数值和。

题目数据保证总会存在一个数值和不超过 k 的矩形区域。

 

示例 1:

输入:matrix = [[1,0,1],[0,-2,3]], k = 2
输出:2
解释:蓝色边框圈出来的矩形区域 [[0, 1], [-2, 3]] 的数值和是 2,且 2 是不超过 k 的最大数字(k = 2)。

示例 2:

输入:matrix = [[2,2,-1]], k = 3
输出:3

 

提示:

 

进阶:如果行数远大于列数,该如何设计解决方案?

原站题解

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class Solution { public: int maxSumSubmatrix(vector<vector<int>>& matrix, int k) { } };

golang 解法, 执行用时: 272 ms, 内存消耗: 7.3 MB, 提交时间: 2023-10-08 22:59:36

import "math/rand"

type node struct {
    ch       [2]*node
    priority int
    val      int
}

func (o *node) cmp(b int) int {
    switch {
    case b < o.val:
        return 0
    case b > o.val:
        return 1
    default:
        return -1
    }
}

func (o *node) rotate(d int) *node {
    x := o.ch[d^1]
    o.ch[d^1] = x.ch[d]
    x.ch[d] = o
    return x
}

type treap struct {
    root *node
}

func (t *treap) _put(o *node, val int) *node {
    if o == nil {
        return &node{priority: rand.Int(), val: val}
    }
    if d := o.cmp(val); d >= 0 {
        o.ch[d] = t._put(o.ch[d], val)
        if o.ch[d].priority > o.priority {
            o = o.rotate(d ^ 1)
        }
    }
    return o
}

func (t *treap) put(val int) {
    t.root = t._put(t.root, val)
}

func (t *treap) lowerBound(val int) (lb *node) {
    for o := t.root; o != nil; {
        switch c := o.cmp(val); {
        case c == 0:
            lb = o
            o = o.ch[0]
        case c > 0:
            o = o.ch[1]
        default:
            return o
        }
    }
    return
}

func maxSumSubmatrix(matrix [][]int, k int) int {
    ans := math.MinInt64
    for i := range matrix { // 枚举上边界
        sum := make([]int, len(matrix[0]))
        for _, row := range matrix[i:] { // 枚举下边界
            for c, v := range row {
                sum[c] += v // 更新每列的元素和
            }
            t := &treap{}
            t.put(0)
            s := 0
            for _, v := range sum {
                s += v
                if lb := t.lowerBound(s - k); lb != nil {
                    ans = max(ans, s-lb.val)
                }
                t.put(s)
            }
        }
    }
    return ans
}

func max(a, b int) int {
    if a > b {
        return a
    }
    return b
}

python3 解法, 执行用时: 3932 ms, 内存消耗: 17 MB, 提交时间: 2023-10-08 22:59:23

from sortedcontainers import SortedList

class Solution:
    def maxSumSubmatrix(self, matrix: List[List[int]], k: int) -> int:
        ans = float("-inf")
        m, n = len(matrix), len(matrix[0])

        for i in range(m):   # 枚举上边界
            total = [0] * n
            for j in range(i, m):   # 枚举下边界
                for c in range(n):
                    total[c] += matrix[j][c]   # 更新每列的元素和
                
                totalSet = SortedList([0])
                s = 0
                for v in total:
                    s += v
                    lb = totalSet.bisect_left(s - k)
                    if lb != len(totalSet):
                        ans = max(ans, s - totalSet[lb])
                    totalSet.add(s)

        return ans

java 解法, 执行用时: 314 ms, 内存消耗: 42.1 MB, 提交时间: 2023-10-08 22:59:12

class Solution {
    public int maxSumSubmatrix(int[][] matrix, int k) {
        int ans = Integer.MIN_VALUE;
        int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
        for (int i = 0; i < m; ++i) { // 枚举上边界
            int[] sum = new int[n];
            for (int j = i; j < m; ++j) { // 枚举下边界
                for (int c = 0; c < n; ++c) {
                    sum[c] += matrix[j][c]; // 更新每列的元素和
                }
                TreeSet<Integer> sumSet = new TreeSet<Integer>();
                sumSet.add(0);
                int s = 0;
                for (int v : sum) {
                    s += v;
                    Integer ceil = sumSet.ceiling(s - k);
                    if (ceil != null) {
                        ans = Math.max(ans, s - ceil);
                    }
                    sumSet.add(s);
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

cpp 解法, 执行用时: 904 ms, 内存消耗: 233 MB, 提交时间: 2023-10-08 22:59:00

class Solution {
public:
    int maxSumSubmatrix(vector<vector<int>> &matrix, int k) {
        int ans = INT_MIN;
        int m = matrix.size(), n = matrix[0].size();
        for (int i = 0; i < m; ++i) { // 枚举上边界
            vector<int> sum(n);
            for (int j = i; j < m; ++j) { // 枚举下边界
                for (int c = 0; c < n; ++c) {
                    sum[c] += matrix[j][c]; // 更新每列的元素和
                }
                set<int> sumSet{0};
                int s = 0;
                for (int v : sum) {
                    s += v;
                    auto lb = sumSet.lower_bound(s - k);
                    if (lb != sumSet.end()) {
                        ans = max(ans, s - *lb);
                    }
                    sumSet.insert(s);
                }
            }
        }
        return ans;
    }
};

上一题