Kimi LeetCode 3444. 使数组包含目标值倍数的最少增量 Rust实现
这是 LeetCode 3444. 使数组包含目标值倍数的最少增量(Minimum Increments for Target Multiples in an Array)的 Rust 实现。
核心思路
子集状压 DP + 最小公倍数(LCM)
1. 预处理 LCM:`target` 长度 ≤ 4,枚举所有子集(最多 2^4 = 16 个),计算每个子集的最小公倍数 `lcms[mask]`。若一个 `nums[i]` 被增加到 `lcms[mask]` 的倍数,则它同时是 `mask` 中所有 `target` 元素的倍数。
2. 记忆化搜索:`dfs(i, j)` 表示考虑 `nums[0..i]`,还需要满足 `target` 的子集 `j`(位掩码)时的最小代价。
- 不选 `nums[i]`:`dfs(i-1, j)`
- 选 `nums[i]` 来满足 `j` 的某个非空子集 `sub`:代价为 `dfs(i-1, j ^ sub) + cost`,其中 `cost = (lcms[sub] - nums[i] % lcms[sub]) % lcms[sub]` 是将 `nums[i]` 增加到 `lcms[sub]` 倍数的最小增量。
3. 复杂度:O(n \cdot 3^m),其中 m \leq 4,n \leq 5 \times 10^4,完全可行。
Rust 代码
```rust
use std::collections::HashMap;
impl Solution {
pub fn minimum_increments(nums: Vec<i32>, target: Vec<i32>) -> i32 {
let m = target.len();
let n = nums.len();
// 预处理 target 所有子集的 LCM
let mut lcms = vec![1i64; 1 << m];
for i in 0..m {
let bit = 1 << i;
for mask in 0..bit {
lcms[bit | mask] = Self::lcm(target[i] as i64, lcms[mask]);
}
}
// 记忆化搜索
let mut memo: HashMap<(i32, i32), i64> = HashMap::new();
fn dfs(
i: i32,
j: i32,
nums: &[i32],
lcms: &[i64],
memo: &mut HashMap<(i32, i32), i64>,
) -> i64 {
if j == 0 {
return 0; // 所有 target 都已满足
}
if i < 0 {
return i64::MAX / 2; // nums 用完但还有 target 未满足,非法
}
if let Some(&val) = memo.get(&(i, j)) {
return val;
}
// 不选 nums[i]
let mut res = dfs(i - 1, j, nums, lcms, memo);
// 选 nums[i] 来满足 j 的某个非空子集 sub
let j_bak = j;
let mut sub = j;
while sub > 0 {
let l = lcms[sub as usize];
let cost = (l - (nums[i as usize] as i64 % l)) % l;
res = res.min(dfs(i - 1, j ^ sub, nums, lcms, memo) + cost);
sub = (sub - 1) & j_bak;
}
memo.insert((i, j), res);
res
}
let ans = dfs(n as i32 - 1, (1 << m) - 1, &nums, &lcms, &mut memo);
ans as i32
}
// 最大公约数
fn gcd(a: i64, b: i64) -> i64 {
if b == 0 {
a
} else {
Self::gcd(b, a % b)
}
}
// 最小公倍数
fn lcm(a: i64, b: i64) -> i64 {
a / Self::gcd(a, b) * b
}
}
```
复杂度分析
- 时间复杂度:O(n \cdot 3^m),m \leq 4,实际约为 O(81 \cdot n)
- 空间复杂度:O(n \cdot 2^m),记忆化
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