题目
给你一个长度为 n 的数组 complexity。
在房间里有 n 台 上锁的 计算机,这些计算机的编号为 0 到 n - 1,每台计算机都有一个 唯一 的密码。编号为 i 的计算机的密码复杂度为 complexity[i]。
编号为 0 的计算机密码已经 解锁 ,并作为根节点。其他所有计算机必须通过它或其他已经解锁的计算机来解锁,具体规则如下:
- 可以使用编号为
j的计算机的密码解锁编号为i的计算机,其中j是任何小于i的整数,且满足complexity[j] < complexity[i](即j < i并且complexity[j] < complexity[i])。 - 要解锁编号为
i的计算机,你需要事先解锁一个编号为j的计算机,满足j < i并且complexity[j] < complexity[i]。
求共有多少种 [0, 1, 2, ..., (n - 1)] 的排列方式,能够表示从编号为 0 的计算机(唯一初始解锁的计算机)开始解锁所有计算机的有效顺序。
由于答案可能很大,返回结果需要对 109 + 7 取余数。
注意:编号为 0 的计算机的密码已解锁,而 不是 排列中第一个位置的计算机密码已解锁。
排列 是一个数组中所有元素的重新排列。
示例 1:
输入: complexity = [1,2,3]
输出: 2
解释:
有效的排列有:
- [0, 1, 2]
- 首先使用根密码解锁计算机 0。
- 使用计算机 0 的密码解锁计算机 1,因为
complexity[0] < complexity[1]。 - 使用计算机 1 的密码解锁计算机 2,因为
complexity[1] < complexity[2]。
- [0, 2, 1]
- 首先使用根密码解锁计算机 0。
- 使用计算机 0 的密码解锁计算机 2,因为
complexity[0] < complexity[2]。 - 使用计算机 0 的密码解锁计算机 1,因为
complexity[0] < complexity[1]。
示例 2:
输入: complexity = [3,3,3,4,4,4]
输出: 0
解释:
没有任何排列能够解锁所有计算机。
提示:
2 <= complexity.length <= 10^51 <= complexity[i] <= 10^9
解题思路
这道题的关键在于分析 计算机 0 (根节点) 的特殊地位。
1. 题目规则分析
- 初始状态:只有计算机 0 是解锁的。
- 解锁条件:要解锁计算机 $i$,必须先解锁一个计算机 $j$,满足两个条件:
- $j < i$ (索引更小)
- $complexity[j] < complexity[i]$ (复杂度更低)
- 关键推导:必须存在一条“递增链”
为了解锁任意一台计算机 $i$,我们需要一条从初始解锁节点(计算机 0)开始的解锁链:
$0 \rightarrow \dots \rightarrow j \rightarrow i$
在这个链条中,每一步的复杂度必须是 严格递增 的。
这意味着,能够被解锁的任意计算机 $i$,其复杂度 $complexity[i]$ 必须 严格大于 $complexity[0]$。
- 情况 A:如果存在任意 $i$ 使得 $complexity[i] \le complexity[0]$这台计算机 $i$ 永远无法被解锁。因为它的所有前置节点(父节点)的复杂度必须比它小,而根节点 0 是所有解锁路径的起点。如果 $i$ 比起点还小(或相等),它就找不到合法的父节点链。
- 结论:只要有一个 $complexity[i] \le complexity[0]$,答案就是 0。
- 情况 B:如果所有 $i$ ($i > 0$) 都满足 $complexity[i] > complexity[0]$让我们检查计算机 0 能否直接解锁其他所有计算机:
- 对于任意 $i > 0$,条件 1 ($0 < i$) 恒成立。
- 对于任意 $i > 0$,条件 2 ($complexity[0] < complexity[i]$) 也成立(基于当前假设)。
- 推论:计算机 0 是所有其他计算机的合法父节点。
- 排列组合计算
如果所有其他计算机 $i$ 都能被计算机 0 直接解锁,这意味着什么?
- 在排列中,只要计算机 0 出现(它必须是第一个,因为它是唯一的初始源),所有其他的计算机 $1$ 到 $n-1$ 就立刻满足了解锁条件(因为它们都可以选 0 作为父节点)。
- 既然所有后续计算机在 0 解锁后都变成了“可解锁”状态,那么它们之间的后续顺序就不再受限了。你可以先解锁 1,再解锁 2;也可以先解锁 2,再解锁 1。题目只要求“存在”一个已解锁的父节点,而 0 永远在那里。
因此,如果所有 $complexity[i] > complexity[0]$,题目就简化为:
- 固定 0 在排列的第一位。
- 剩下的 $n-1$ 个元素可以任意排列。
答案即为 $(n-1)!$ 的全排列数量。
算法步骤
- 检查合法性:遍历数组
complexity(从索引 1 开始)。如果发现任何complexity[i] <= complexity[0],直接返回 0。 - 计算阶乘:如果所有元素都合法,计算 $(n-1)! \pmod{10^9 + 7}$。
具体代码
func countPermutations(complexity []int) int {
n := len(complexity)
rootVal := complexity[0]
const mod = 1_000_000_007
ans := 1
// 从下标 1 开始遍历到 n-1
for i := 1; i < n; i++ {
// 1. 检查逻辑:如果发现非法节点,直接返回 0
if complexity[i] <= rootVal {
return 0
}
// 2. 计算逻辑:累乘当前的 i,计算 (n-1)!
// i 正好是从 1 到 n-1,符合阶乘定义
ans = (ans * i) % mod
}
return ans
}