Учитывая массив чисел, вернуть массив произведений всех других чисел (без деления)

Question

Мне задали этот вопрос на собеседовании, и я хотел бы знать, как другие решат его. Мне больше всего нравится Java, но приветствуются решения на других языках.

Учитывая массив чисел, nums, вернуть массив чисел products, где products[i] - произведение всех nums[j], j != i.

Input : [1, 2, 3, 4, 5]
Output: [(2*3*4*5), (1*3*4*5), (1*2*4*5), (1*2*3*5), (1*2*3*4)]
      = [120, 60, 40, 30, 24]

Вы должны сделать это в O(N) без использования деления.

Answer 1

Вот еще одна простая концепция, которая решает проблему в O(N).

        int[] arr = new int[] {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] outArray = new int[arr.length]; 
        for(int i=0;i<arr.length;i++){
            int res=Arrays.stream(arr).reduce(1, (a, b) -> a * b);
            outArray[i] = res/arr[i];
        }
        System.out.println(Arrays.toString(outArray));

Answer 2

Вот несколько функциональный пример с использованием C #:

            Func<long>[] backwards = new Func<long>[input.Length];
            Func<long>[] forwards = new Func<long>[input.Length];

            for (int i = 0; i < input.Length; ++i)
            {
                var localIndex = i;
                backwards[i] = () => (localIndex > 0 ? backwards[localIndex - 1]() : 1) * input[localIndex];
                forwards[i] = () => (localIndex < input.Length - 1 ? forwards[localIndex + 1]() : 1) * input[localIndex];
            }

            var output = new long[input.Length];
            for (int i = 0; i < input.Length; ++i)
            {
                if (0 == i)
                {
                    output[i] = forwards[i + 1]();
                }
                else if (input.Length - 1 == i)
                {
                    output[i] = backwards[i - 1]();
                }
                else
                {
                    output[i] = forwards[i + 1]() * backwards[i - 1]();
                }
            }

Я не полностью уверен, что это O (n), из-за полурекурсии созданных Funcs, но мои тесты, похоже, показывают, что это O (n) во времени.

Answer 3

import java.util.Arrays;

public class Pratik
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] array = {2, 3, 4, 5, 6};      //  OUTPUT: 360  240  180  144  120
        int[] products = new int[array.length];
        arrayProduct(array, products);
        System.out.println(Arrays.toString(products));
    }

    public static void arrayProduct(int array[], int products[])
    {
        double sum = 0, EPSILON = 1e-9;

        for(int i = 0; i < array.length; i++)
            sum += Math.log(array[i]);

        for(int i = 0; i < array.length; i++)
            products[i] = (int) (EPSILON + Math.exp(sum - Math.log(array[i])));
    }
}

ВЫВОД:

[360, 240, 180, 144, 120]

Сложность времени: O (n)

Пространственная сложность: O (1)

Answer 4

Вот простая версия Scala в линейном времени O (n):

def getProductEff(in:Seq[Int]):Seq[Int] = {

   //create a list which has product of every element to the left of this element
   val fromLeft = in.foldLeft((1, Seq.empty[Int]))((ac, i) => (i * ac._1, ac._2 :+ ac._1))._2

   //create a list which has product of every element to the right of this element, which is the same as the previous step but in reverse
   val fromRight = in.reverse.foldLeft((1,Seq.empty[Int]))((ac,i) => (i * ac._1,ac._2 :+ ac._1))._2.reverse

   //merge the two list by product at index
   in.indices.map(i => fromLeft(i) * fromRight(i))

}

Это работает, потому что, по сути, ответом является массив, который имеет произведение всех элементов слева и справа.

Answer 5

Вот версия ptyhon

  # This solution use O(n) time and O(n) space
  def productExceptSelf(self, nums):
    """
    :type nums: List[int]
    :rtype: List[int]
    """
    N = len(nums)
    if N == 0: return

    # Initialzie list of 1, size N
    l_prods, r_prods = [1]*N, [1]*N

    for i in range(1, N):
      l_prods[i] = l_prods[i-1] * nums[i-1]

    for i in reversed(range(N-1)):
      r_prods[i] = r_prods[i+1] * nums[i+1]

    result = [x*y for x,y in zip(l_prods,r_prods)]
    return result

  # This solution use O(n) time and O(1) space
  def productExceptSelfSpaceOptimized(self, nums):
    """
    :type nums: List[int]
    :rtype: List[int]
    """
    N = len(nums)
    if N == 0: return

    # Initialzie list of 1, size N
    result = [1]*N

    for i in range(1, N):
      result[i] = result[i-1] * nums[i-1]

    r_prod = 1
    for i in reversed(range(N)):
      result[i] *= r_prod
      r_prod *= nums[i]

    return result

Answer 6

Ну, это решение можно считать решением C / C ++. Допустим, у нас есть массив «а», содержащий n элементов как [n], тогда псевдокод будет выглядеть следующим образом.

for(j=0;j<n;j++)
  { 
    prod[j]=1;

    for (i=0;i<n;i++)
    {   
        if(i==j)
        continue;  
        else
        prod[j]=prod[j]*a[i];
  }

Answer 7

рубиновый раствор

a = [1,2,3,4]
result = []
a.each {|x| result.push( (a-[x]).reject(&:zero?).reduce(:*)) }
puts result

Answer 8

Вот мое краткое решение с использованием Python.

from functools import reduce

def excludeProductList(nums_):
    after = [reduce(lambda x, y: x*y, nums_[i:]) for i in range(1, len(nums_))] + [1]
    before = [1] + [reduce(lambda x, y: x*y, nums_[:i]) for i in range(1, len(nums_))]
    zippedList =  list(zip(before, after))
    finalList = list(map(lambda x: x[0]*x[1], zippedList))
    return finalList

Answer 9

{-
Recursive solution using sqrt(n) subsets. Runs in O(n).

Recursively computes the solution on sqrt(n) subsets of size sqrt(n). 
Then recurses on the product sum of each subset.
Then for each element in each subset, it computes the product with
the product sum of all other products.
Then flattens all subsets.

Recurrence on the run time is T(n) = sqrt(n)*T(sqrt(n)) + T(sqrt(n)) + n

Suppose that T(n) ≤ cn in O(n).

T(n) = sqrt(n)*T(sqrt(n)) + T(sqrt(n)) + n
    ≤ sqrt(n)*c*sqrt(n) + c*sqrt(n) + n
    ≤ c*n + c*sqrt(n) + n
    ≤ (2c+1)*n
    ∈ O(n)

Note that ceiling(sqrt(n)) can be computed using a binary search 
and O(logn) iterations, if the sqrt instruction is not permitted.
-}

otherProducts [] = []
otherProducts [x] = [1]
otherProducts [x,y] = [y,x]
otherProducts a = foldl' (++) [] $ zipWith (\s p -> map (*p) s) solvedSubsets subsetOtherProducts
    where 
      n = length a

      -- Subset size. Require that 1 < s < n.
      s = ceiling $ sqrt $ fromIntegral n

      solvedSubsets = map otherProducts subsets
      subsetOtherProducts = otherProducts $ map product subsets

      subsets = reverse $ loop a []
          where loop [] acc = acc
                loop a acc = loop (drop s a) ((take s a):acc)

Answer 10

У меня есть решение с O(n) пробелом и O(n^2) сложностью времени, представленной ниже,

public static int[] findEachElementAsProduct1(final int[] arr) {

        int len = arr.length;

//        int[] product = new int[len];
//        Arrays.fill(product, 1);

        int[] product = IntStream.generate(() -> 1).limit(len).toArray();


        for (int i = 0; i < len; i++) {

            for (int j = 0; j < len; j++) {

                if (i == j) {
                    continue;
                }

                product[i] *= arr[j];
            }
        }

        return product;
    }