周赛遇到了一道数组中所有 pair 的绝对值求和的问题 2731. Movement of Robots,直觉上 O(N^2) 的方式会 TLE,后来转换思路,发现有序数组用 O(N) 就可以做到了。

直觉上的做法,是在模拟 abs 运算:

1for i in range(N):
2    for j in range(i + 1, N):
3        res += abs(nums[i] - nums[j])

通过归纳这个过程,可以发现:

1N1 - N0, N2 - N0, N3 - N0, N4 - N0
2         N2 - N1, N3 - N1, N4 - N1
3                  N3 - N2, N4 - N2
4                           N4 - N3

对于 index i, 在 - 号左边会出现 i 次,因为有 i 个数比它小;在 - 号右边会出现 N - 1 - i 次,因为有 N - 1 - i 个数比它大。 那么我们可以直接用乘法计算了:

1sum(
2    nums[i] * (i - (N - 1 - i))
3    for i in range(N)
4)

那么为什么只有对有序数组才能得到这样的 O(N) 优化呢?

因为要求的是 abs,如果出现了逆序我们不知道某一步应该是 Ni - Nj 还是 Nj - Ni,会导致计数错误。