Dada uma matriz arr[] e um número inteiro k a tarefa é contar todas as submatrizes cuja soma é divisível por k .
Exemplos:
Entrada: arr[] = [4 5 0 -2 -3 1] k = 5
Saída: 7
Explicação: Existem 7 submatrizes cuja soma é divisível por 5: [4 5 0 -2 -3 1] [5] [5 0] [5 0 -2 -3] [0] [0 -2 -3] e [-2 -3].Entrada: arr[] = [2 2 2 2 2 2] k = 2
Saída: 21
Explicação: Todas as somas de submatrizes são divisíveis por 2.Entrada: arr[] = [-1 -3 2] k = 5
Saída:
Explicação: Não existe submatriz cuja soma seja divisível por k.
Índice
- [Abordagem Naive] Iterando sobre todos os subarrays
- [Abordagem esperada] Usando soma de prefixo módulo k
[Abordagem Naive] Iterando sobre todos os subarrays
A ideia é iterar sobre todos os subarrays possíveis enquanto mantém o controle do soma do subarranjo módulo k . Para qualquer submatriz, se o submatriz módulo k se tornar 0, aumente a contagem em 1. Após iterar todas as submatrizes, retorne a contagem como resultado.
C++// C++ Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // by iterating over all possible subarrays #include
// C Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // by iterating over all possible subarrays #include
// Java Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // by iterating over all possible subarrays import java.util.*; class GfG { static int subCount(int[] arr int k) { int n = arr.length res = 0; // Iterating over starting indices of subarray for (int i = 0; i < n; i++) { int sum = 0; // Iterating over ending indices of subarray for (int j = i; j < n; j++) { sum = (sum + arr[j]) % k; if (sum == 0) res += 1; } } return res; } public static void main(String[] args) { int[] arr = {4 5 0 -2 -3 1}; int k = 5; System.out.println(subCount(arr k)); } }
# Python Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K # by iterating over all possible subarrays def subCount(arr k): n = len(arr) res = 0 # Iterating over starting indices of subarray for i in range(n): sum = 0 # Iterating over ending indices of subarray for j in range(i n): sum = (sum + arr[j]) % k if sum == 0: res += 1 return res if __name__ == '__main__': arr = [4 5 0 -2 -3 1] k = 5 print(subCount(arr k))
// C# Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // by iterating over all possible subarrays using System; using System.Collections.Generic; class GfG { static int subCount(int[] arr int k) { int n = arr.Length res = 0; // Iterating over starting indices of subarray for (int i = 0; i < n; i++) { int sum = 0; // Iterating over ending indices of subarray for (int j = i; j < n; j++) { sum = (sum + arr[j]) % k; if (sum == 0) res += 1; } } return res; } static void Main() { int[] arr = { 4 5 0 -2 -3 1 }; int k = 5; Console.WriteLine(subCount(arr k)); } }
// JavaScript Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // by iterating over all possible subarrays function subCount(arr k) { let n = arr.length res = 0; // Iterating over starting indices of subarray for (let i = 0; i < n; i++) { let sum = 0; // Iterating over ending indices of subarray for (let j = i; j < n; j++) { sum = (sum + arr[j]) % k; if (sum === 0) res += 1; } } return res; } // Driver Code let arr = [4 5 0 -2 -3 1]; let k = 5; console.log(subCount(arr k));
Saída
7
Complexidade de tempo: O (n ^ 2) enquanto estamos iterando todos os pontos iniciais e finais possíveis de submatrizes.
Espaço Auxiliar: O(1)
[Abordagem esperada] Usando soma de prefixo módulo k
A ideia é usar Técnica de soma de prefixo juntamente com Hashing . Observando com atenção, podemos dizer que se um subarranjo arr[i...j] tiver soma divisível por k então (prefixo soma[i] % k) será igual a (prefixo soma[j] % k). Portanto, podemos iterar arr[] enquanto mantemos um mapa hash ou dicionário para contar o número de (prefix sum mod k). Para cada índice i o número de submatrizes terminando em i e tendo soma divisível por k será igual à contagem de ocorrências de (prefixo soma[i] mod k) antes de i.
Observação: O valor negativo de (prefix sum mod k) precisa ser tratado separadamente em linguagens como C++ Java C# e JavaScript enquanto em Pitão (prefix sum mod k) é sempre um valor não negativo, pois assume o sinal do divisor que é k .
C++// C++ Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // using Prefix Sum and Hash map #include
// Java Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // using Prefix Sum and Hash map import java.util.*; class GfG { static int subCount(int[] arr int k) { int n = arr.length res = 0; Map<Integer Integer> prefCnt = new HashMap<>(); int sum = 0; // Iterate over all ending points for (int i = 0; i < n; i++) { // prefix sum mod k (handling negative prefix sum) sum = ((sum + arr[i]) % k + k) % k; // If sum == 0 then increment the result by 1 // to count subarray arr[0...i] if (sum == 0) res += 1; // Add count of all starting points for index i res += prefCnt.getOrDefault(sum 0); prefCnt.put(sum prefCnt.getOrDefault(sum 0) + 1); } return res; } public static void main(String[] args) { int[] arr = {4 5 0 -2 -3 1}; int k = 5; System.out.println(subCount(arr k)); } }
# Python Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K # using Prefix Sum and Dictionary from collections import defaultdict def subCount(arr k): n = len(arr) res = 0 prefCnt = defaultdict(int) sum = 0 # Iterate over all ending points for i in range(n): sum = (sum + arr[i]) % k # If sum == 0 then increment the result by 1 # to count subarray arr[0...i] if sum == 0: res += 1 # Add count of all starting points for index i res += prefCnt[sum] prefCnt[sum] += 1 return res if __name__ == '__main__': arr = [4 5 0 -2 -3 1] k = 5 print(subCount(arr k))
// C# Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // using Prefix Sum and Hash map using System; using System.Collections.Generic; class GfG { static int SubCount(int[] arr int k) { int n = arr.Length res = 0; Dictionary<int int> prefCnt = new Dictionary<int int>(); int sum = 0; // Iterate over all ending points for (int i = 0; i < n; i++) { // prefix sum mod k (handling negative prefix sum) sum = ((sum + arr[i]) % k + k) % k; // If sum == 0 then increment the result by 1 // to count subarray arr[0...i] if (sum == 0) res += 1; // Add count of all starting points for index i if (prefCnt.ContainsKey(sum)) res += prefCnt[sum]; if (prefCnt.ContainsKey(sum)) prefCnt[sum] += 1; else prefCnt[sum] = 1; } return res; } static void Main() { int[] arr = { 4 5 0 -2 -3 1 }; int k = 5; Console.WriteLine(SubCount(arr k)); } }
// JavaScript Code to Count Subarrays With Sum Divisible By K // using Prefix Sum and Hash map function subCount(arr k) { let n = arr.length res = 0; let prefCnt = new Map(); let sum = 0; // Iterate over all ending points for (let i = 0; i < n; i++) { // prefix sum mod k (handling negative prefix sum) sum = ((sum + arr[i]) % k + k) % k; // If sum == 0 then increment the result by 1 // to count subarray arr[0...i] if (sum === 0) res += 1; // Add count of all starting points for index i res += (prefCnt.get(sum) || 0); prefCnt.set(sum (prefCnt.get(sum) || 0) + 1); } return res; } // Driver Code let arr = [4 5 0 -2 -3 1]; let k = 5; console.log(subCount(arr k));
Saída
7
Complexidade de tempo: O(n), pois estamos iterando no array apenas uma vez.
Espaço Auxiliar: O(min(nk)) como no máximo k as chaves podem estar presentes no mapa hash ou no dicionário.