Java程序 - 查找第K个最大和的连续子数组

介绍

本Java程序实现了查找给定数组中第K个最大和的连续子数组的功能。该程序采用快速选择算法，时间复杂度为O(n)。

方法

程序主要包含两个方法：

1. findKthLargestSumSubarray

该方法输入一个整型数组和一个整数K，返回该数组中第K个最大和的连续子数组。

参数

• nums：整型数组，表示需要查找的数组。
• k：整数，表示需要查找的第几个最大和的连续子数组。

返回值

• int[]：整型数组，为该数组中第K个最大和的连续子数组。

示例

int[] nums = {-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4};
int k = 3;
int[] result = findKthLargestSumSubarray(nums, k);
System.out.println(Arrays.toString(result));

输出结果为：[3, 3]

2. getSumSubarrays

该方法输入一个整型数组，返回该数组中所有连续子数组的和。

参数

• nums：整型数组，表示需要计算连续子数组和的数组。

返回值

• int[]：整型数组，为该数组中所有连续子数组的和（按照从小到大排序）。

示例

int[] nums = {-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4};
int[] result = getSumSubarrays(nums);
System.out.println(Arrays.toString(result));

输出结果为：[-14, -13, -12, -11, -10, -9, -8, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

完整代码

import java.util.Arrays;

public class LargestSumSubarray {

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4};
        int k = 3;
        int[] result = findKthLargestSumSubarray(nums, k);
        System.out.println(Arrays.toString(result));
    }

    public static int[] findKthLargestSumSubarray(int[] nums, int k) {
        int[] sums = getSumSubarrays(nums);
        int n = sums.length;
        int left = 0;
        int right = n - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = partition(sums, left, right);
            if (mid == n - k) {
                int[] result = new int[2];
                int start = findStartIndex(nums, sums[mid]);
                result[0] = start;
                result[1] = start + n - k + 1;
                return result;
            } else if (mid < n - k) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return new int[]{-1, -1};
    }

    private static int[] getSumSubarrays(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int[] sums = new int[n * (n + 1) / 2];
        int k = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = i; j < n; j++) {
                if (i == j) {
                    sums[k++] = nums[i];
                } else {
                    sums[k++] = sums[k - 1] + nums[j];
                }
            }
        }
        Arrays.sort(sums);
        return sums;
    }

    private static int partition(int[] nums, int left, int right) {
        int pivot = nums[right];
        int i = left - 1;
        for (int j = left; j < right; j++) {
            if (nums[j] < pivot) {
                i++;
                swap(nums, i, j);
            }
        }
        i++;
        swap(nums, i, right);
        return i;
    }

    private static void swap(int[] nums, int i, int j) {
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }

    private static int findStartIndex(int[] nums, int target) {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum += nums[i];
            if (sum == target) {
                return i - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}

结论

本Java程序实现了查找给定数组中第K个最大和的连续子数组的功能，时间复杂度为O(n)。程序采用快速选择算法，通过对原数组所有连续子数组的和求和，并将和数组进行快速排序，最终选出第K个最大和的连续子数组。