有一些机器人分布在一条无限长的数轴上,他们初始坐标用一个下标从 0 开始的整数数组 nums 表示。当你给机器人下达命令时,它们以每秒钟一单位的速度开始移动。

给你一个字符串 s ,每个字符按顺序分别表示每个机器人移动的方向。'L' 表示机器人往左或者数轴的负方向移动,'R' 表示机器人往右或者数轴的正方向移动。

当两个机器人相撞时,它们开始沿着原本相反的方向移动。

请你返回指令重复执行 d 秒后,所有机器人之间两两距离之和。由于答案可能很大,请你将答案对 10^9 + 7 取余后返回。

注意:

  • 对于坐标在 i 和 j 的两个机器人,(i,j) 和 (j,i) 视为相同的坐标对。也就是说,机器人视为无差别的。
  • 当机器人相撞时,它们 立即改变 它们的前进方向,这个过程不消耗任何时间。
  • 当两个机器人在同一时刻占据相同的位置时,就会相撞。
    • 例如,如果一个机器人位于位置 0 并往右移动,另一个机器人位于位置 2 并往左移动,下一秒,它们都将占据位置 1,并改变方向。再下一秒钟后,第一个机器人位于位置 0 并往左移动,而另一个机器人位于位置 2 并往右移动。
    • 例如,如果一个机器人位于位置 0 并往右移动,另一个机器人位于位置 1 并往左移动,下一秒,第一个机器人位于位置 0 并往左行驶,而另一个机器人位于位置 1 并往右移动。

示例 1:

输入:nums = [-2,0,2], s = "RLL", d = 3
输出:8
解释:
1 秒后,机器人的位置为 [-1,-1,1] 。现在下标为 0 的机器人开始往左移动,下标为 1 的机器人开始往右移动。
2 秒后,机器人的位置为 [-2,0,0] 。现在下标为 1 的机器人开始往左移动,下标为 2 的机器人开始往右移动。
3 秒后,机器人的位置为 [-3,-1,1] 。
下标为 01 的机器人之间距离为 abs(-3 - (-1)) = 2 。
下标为 02 的机器人之间的距离为 abs(-3 - 1) = 4 。
下标为 12 的机器人之间的距离为 abs(-1 - 1) = 2 。
所有机器人对之间的总距离为 2 + 4 + 2 = 8

示例 2:

输入:nums = [1,0], s = "RL", d = 2
输出:5
解释:
1 秒后,机器人的位置为 [2,-1]2 秒后,机器人的位置为 [3,-2] 。
两个机器人的距离为 abs(-2 - 3) = 5

提示:

  • 2 <= nums.length <= 10^5
  • -2 * 10^9 <= nums[i] <= 2 * 10^9
  • 0 <= d <= 10^9
  • nums.length == s.length
  • s 只包含 'L' 和 'R' 。
  • nums[i] 互不相同。

解法 脑筋急转弯+排序+前缀和

提示 1
题目最后要求机器人对之间的距离和,此时把任意两个机器人的位置交换,并不会对答案产生影响。

假设 d d d 秒后机器人的位置数组为 [ 1 , 2 , 3 ] [1,2,3] [1,2,3] ,那么交换成 [ 2 , 1 , 3 ] [2,1,3] [2,1,3] ,所有机器人之间两两距离之和保持不变。既然如此,那么可以把机器人都看成是完全一样的,无法区分

提示 2
相撞则等价于机器人互相穿过对方,因为我们无法区分机器人。所以可以无视相撞的规则,把每个机器人都看成是独立运动的

类似的思路在1503. 所有蚂蚁掉下来前的最后一刻中出现过。

提示 3
d d d 秒后机器人的位置数组为 a a a ,根据提示 1,可以把数组 a a a 从小到大排序,再计算所有机器人之间两两距离之和

从小到大枚举 a [ i ] a[i] a[i] ,此时左边有 i i i 个数都不超过 a [ i ] a[i] a[i] ,那么 a [ i ] a[i] a[i] 与其左侧机器人的距离之和为:
( a [ i ] − a [ 0 ] ) + ( a [ i ] − a [ 1 ] ) + ⋯ + ( a [ i ] − a [ i − 1 ] ) =   i ⋅ a [ i ] − ( a [ 0 ] + a [ 1 ] + ⋯ + a [ i − 1 ] ) \begin{aligned} &(a[i] - a[0])+ (a[i] - a[1]) + \cdots + (a[i] - a[i-1])\\ =&\ i\cdot a[i] - (a[0] + a[1] + \cdots + a[i-1]) \end{aligned} =(a[i]a[0])+(a[i]a[1])++(a[i]a[i1]) ia[i](a[0]+a[1]++a[i1])
其中 a [ 0 ] + a [ 1 ] + ⋯ + a [ i − 1 ] a[0] + a[1] + \cdots + a[i-1] a[0]+a[1]++a[i1] 可以一边遍历 a a a ,一边计算出来。计算时,为了避免溢出,需要取模。这样做的正确性见下面的「算法小课堂:模运算」。

class Solution {
public:
    int sumDistance(vector<int>& nums, string s, int d) {
        const int MOD = 1e9 + 7;
        int n = nums.size();
        vector<long long> a(n);
        for (int i = 0; i < n; ++i)
            a[i] = (long long) nums[i] + d * ((s[i] & 2) - 1); // L=-1,R=1
        sort(a.begin(), a.end());

        long long ans = 0, sum = 0;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            ans = (ans + i * a[i] - sum) % MOD;
            sum += a[i];
        }
        return ans;
    }
};

复杂度分析:

  • 时间复杂度: O ( n log ⁡ n ) \mathcal{O}(n\log n) O(nlogn) ,其中 n n n nums \textit{nums} nums 的长度。瓶颈在排序上。
  • 空间复杂度: O ( n ) \mathcal{O}(n) O(n) O ( 1 ) \mathcal{O}(1) O(1) 。如果需要用一个新的 nums \textit{nums} nums 数组记录则需要 O ( n ) \mathcal{O}(n) O(n) 空间,否则为 O ( 1 ) \mathcal{O}(1) O(1)
10-11 09:18