|
| 1 | +# 3070. 元素和小于等于 k 的子矩阵的数目 |
| 2 | + |
| 3 | +## 问题 |
| 4 | + |
| 5 | +统计所有元素和 ≤ k 的**左上角为 (0,0)** 的子矩阵个数。 |
| 6 | + |
| 7 | +--- |
| 8 | + |
| 9 | +## 方法一:二维前缀和 |
| 10 | + |
| 11 | +### 思路 |
| 12 | + |
| 13 | +- 用 `sum[i+1][j+1]` 表示 grid 中 `(0,0)` 到 `(i,j)` 的元素和 |
| 14 | +- 转移公式:`sum[i+1][j+1] = sum[i][j+1] + sum[i+1][j] - sum[i][j] + grid[i][j]` |
| 15 | + - 加上方块 + 加左方块 - 减重叠部分 + 加当前元素 |
| 16 | + |
| 17 | +```cpp |
| 18 | +// 二维前缀和 |
| 19 | +class Solution { |
| 20 | +public: |
| 21 | + int countSubmatrices(vector<vector<int>>& grid, int k) { |
| 22 | + int m = grid.size(), n = grid[0].size(); |
| 23 | + int ans = 0; |
| 24 | + vector<vector<int>> sum(m+1, vector<int>(n+1)); |
| 25 | + |
| 26 | + for(int i = 0; i < m; ++i) { |
| 27 | + for(int j = 0; j < n; ++j) { |
| 28 | + sum[i+1][j+1] = sum[i][j+1] + sum[i+1][j] - sum[i][j] + grid[i][j]; |
| 29 | + if(sum[i+1][j+1] <= k) ++ans; |
| 30 | + else break; // 优化:该行后续必然超过 k |
| 31 | + } |
| 32 | + } |
| 33 | + return ans; |
| 34 | + } |
| 35 | +}; |
| 36 | +``` |
| 37 | + |
| 38 | +**复杂度**:时间 O(m*n),空间 O(m*n) |
| 39 | + |
| 40 | +--- |
| 41 | + |
| 42 | +## 方法一拓展:原地二维前缀和 |
| 43 | + |
| 44 | +直接在 grid 数组上修改,省去额外空间。 |
| 45 | + |
| 46 | +```cpp |
| 47 | +// 原地二维前缀和 |
| 48 | +class Solution { |
| 49 | +public: |
| 50 | + int countSubmatrices(vector<vector<int>>& grid, int k) { |
| 51 | + int m = grid.size(), n = grid[0].size(); |
| 52 | + int ans = 0; |
| 53 | + |
| 54 | + for(int i = 0; i < m; ++i) { |
| 55 | + for(int j = 0; j < n; ++j) { |
| 56 | + if(i > 0) grid[i][j] += grid[i-1][j]; |
| 57 | + if(j > 0) grid[i][j] += grid[i][j-1]; |
| 58 | + if(i > 0 && j > 0) grid[i][j] -= grid[i-1][j-1]; |
| 59 | + |
| 60 | + if(grid[i][j] <= k) ++ans; |
| 61 | + else break; // 优化:该行后续必然超过 k |
| 62 | + } |
| 63 | + } |
| 64 | + return ans; |
| 65 | + } |
| 66 | +}; |
| 67 | +``` |
| 68 | + |
| 69 | +**复杂度**:时间 O(m\*n),空间 O(1) |
| 70 | + |
| 71 | +--- |
| 72 | + |
| 73 | +## 方法二:维护每列的元素和 |
| 74 | + |
| 75 | +### 思路 |
| 76 | + |
| 77 | +- 逐行扫描,用 `col_sum[j]` 维护每列的累积和 |
| 78 | +- 每行从左到右扫,累加行前缀和 `s` |
| 79 | +- 一旦 `s > k` 就停止(后续必然更大) |
| 80 | + |
| 81 | +```cpp |
| 82 | +// 维护每列元素和 |
| 83 | +class Solution { |
| 84 | +public: |
| 85 | + int countSubmatrices(vector<vector<int>>& grid, int k) { |
| 86 | + int n = grid[0].size(); |
| 87 | + vector<int> col_sum(n); |
| 88 | + int ans = 0; |
| 89 | + |
| 90 | + for(auto &row : grid) { |
| 91 | + int s = 0; |
| 92 | + for(int j = 0; j < n; ++j) { |
| 93 | + col_sum[j] += row[j]; |
| 94 | + s += col_sum[j]; |
| 95 | + if(s > k) break; |
| 96 | + ++ans; |
| 97 | + } |
| 98 | + } |
| 99 | + return ans; |
| 100 | + } |
| 101 | +}; |
| 102 | +``` |
| 103 | + |
| 104 | +**复杂度**:时间 O(m\*n),空间 O(n) |
| 105 | + |
| 106 | +--- |
| 107 | + |
| 108 | +## 总结 |
| 109 | + |
| 110 | +| 方法 | 空间 | 优点 | |
| 111 | +| -------------- | ------- | --------------------- | |
| 112 | +| 二维前缀和 | O(m\*n) | 逻辑清晰,易理解 | |
| 113 | +| 原地二维前缀和 | O(1) | 空间高效 | |
| 114 | +| 维护每列和 | O(n) | 最优空间 + 最清晰逻辑 | |
| 115 | + |
| 116 | +**推荐**:方法二(维护每列和)= 最优空间 + 最清晰逻辑``` |
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