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| 1 | +# 1018. Binary Prefix Divisible By 5 |
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| 3 | +You are given a binary array `nums` (0-indexed). |
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| 5 | +We define `x_i` as the number whose binary representation is the subarray `nums[0..i]` (from most-significant-bit to least-significant-bit). |
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| 7 | +- For example, if `nums = [1,0,1]`, then `x_0 = 1`, `x_1 = 2`, and `x_2 = 5`. |
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| 9 | +Return an array of booleans `answer` where `answer[i]` is `true` if `x_i` is divisible by `5`. |
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| 11 | +**Constraints:** |
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| 13 | +- `1 <= nums.length <= 10^5` |
| 14 | +- `nums[i]` is either `0` or `1`. |
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| 16 | +## 基礎思路 |
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| 18 | +本題給定一個二元陣列 `nums`,其前綴子陣列 `nums[0..i]` 代表一個從最高位到最低位的二進位整數 `x_i`。 |
| 19 | +我們需要判斷每個 `x_i` 是否能被 5 整除。 |
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| 21 | +要注意的幾個重點: |
| 22 | + |
| 23 | +- **輸入長度最大可達 10^5,無法將整個前綴轉成大整數再判斷**,因為數值會極度膨脹。 |
| 24 | +- **二進位左移相當於乘以 2**,因此可用逐步更新方式維護前綴值。 |
| 25 | +- **只需要前綴值 `mod 5`**:因為判斷是否可被 5 整除,只需知道餘數是否為 0。 |
| 26 | +- **模運算可維持在小範圍(0–4)**,避免 expensive 的 `%` 運算。 |
| 27 | +- 每次計算只需要: |
| 28 | + |
| 29 | + - 將前綴值左移(乘以 2) |
| 30 | + - 加上目前位元 |
| 31 | + - 並維持在 `mod 5` 範圍 |
| 32 | + |
| 33 | +這樣可以線性時間完成所有前綴的可整除性判斷。 |
| 34 | + |
| 35 | +## 解題步驟 |
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| 37 | +### Step 1:初始化結果陣列與前綴餘數狀態 |
| 38 | + |
| 39 | +建立用來存放結果的布林陣列,並準備 `prefixModulo` 來追蹤前綴值對 5 的餘數。 |
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| 41 | +```typescript |
| 42 | +const length = nums.length; |
| 43 | +const result: boolean[] = new Array(length); |
| 44 | + |
| 45 | +// 追蹤目前前綴值對 5 的餘數 |
| 46 | +let prefixModulo = 0; |
| 47 | +``` |
| 48 | + |
| 49 | +### Step 2:主迴圈 — 依序處理每一個 bit |
| 50 | + |
| 51 | +逐一讀取 `nums[index]` 作為目前位元,並依據二進位特性更新前綴餘數。 |
| 52 | + |
| 53 | +```typescript |
| 54 | +for (let index = 0; index < length; index++) { |
| 55 | + const currentBit = nums[index]; |
| 56 | + |
| 57 | + // ... |
| 58 | +} |
| 59 | +``` |
| 60 | + |
| 61 | +### Step 3:更新前綴值(透過位移與加法) |
| 62 | + |
| 63 | +二進位前綴的更新方式為: |
| 64 | +**前綴 × 2 + 當前 bit** |
| 65 | +使用左位移以提升效率。 |
| 66 | + |
| 67 | +```typescript |
| 68 | +for (let index = 0; index < length; index++) { |
| 69 | + // Step 2:主迴圈 — 依序處理每一個 bit |
| 70 | + |
| 71 | + // 更新前綴:左移一位(乘以 2)再加上目前位元 |
| 72 | + prefixModulo = (prefixModulo << 1) + currentBit; |
| 73 | + |
| 74 | + // ... |
| 75 | +} |
| 76 | +``` |
| 77 | + |
| 78 | +### Step 4:維持前綴餘數於 0~4 範圍(避免 expensive 模運算) |
| 79 | + |
| 80 | +若前綴餘數 ≥ 5,扣除 5 即等同於 `% 5`。 |
| 81 | + |
| 82 | +```typescript |
| 83 | +for (let index = 0; index < length; index++) { |
| 84 | + // Step 2:主迴圈 — 依序處理每一個 bit |
| 85 | + |
| 86 | + // Step 3:更新前綴值(位移 + 加法) |
| 87 | + |
| 88 | + // 將 prefixModulo 維持在 [0, 4] 範圍,不使用 costly 的 % 運算 |
| 89 | + if (prefixModulo >= 5) { |
| 90 | + prefixModulo -= 5; |
| 91 | + } |
| 92 | + |
| 93 | + // ... |
| 94 | +} |
| 95 | +``` |
| 96 | + |
| 97 | +### Step 5:紀錄當前前綴是否可被 5 整除 |
| 98 | + |
| 99 | +若當前餘數為 0,表示目前前綴值可被 5 整除。 |
| 100 | + |
| 101 | +```typescript |
| 102 | +for (let index = 0; index < length; index++) { |
| 103 | + // Step 2:主迴圈 — 依序處理每一個 bit |
| 104 | + |
| 105 | + // Step 3:更新前綴值(位移 + 加法) |
| 106 | + |
| 107 | + // Step 4:維持前綴餘數於 0~4 範圍 |
| 108 | + |
| 109 | + // 判斷前綴是否可被 5 整除 |
| 110 | + result[index] = prefixModulo === 0; |
| 111 | +} |
| 112 | + |
| 113 | +return result; |
| 114 | +``` |
| 115 | + |
| 116 | +## 時間複雜度 |
| 117 | + |
| 118 | +- 每個元素僅被處理一次,所有更新皆為常數時間。 |
| 119 | +- 總時間複雜度為 $O(n)$。 |
| 120 | + |
| 121 | +> $O(n)$ |
| 122 | +
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| 123 | +## 空間複雜度 |
| 124 | + |
| 125 | +- 需輸出長度為 n 的 `boolean[]`,其餘變數為常數額外空間。 |
| 126 | +- 總空間複雜度為 $O(n)$。 |
| 127 | + |
| 128 | +> $O(n)$ |
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