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2438. 二的幂数组中查询范围内的乘积

题目描述

给你一个正整数 n ，你需要找到一个下标从 0 开始的数组 powers ，它包含 最少 数目的 2 的幂，且它们的和为 n 。powers 数组是 非递减 顺序的。根据前面描述，构造 powers 数组的方法是唯一的。

同时给你一个下标从 0 开始的二维整数数组 queries ，其中 queries[i] = [lefti, righti] ，其中 queries[i] 表示请你求出满足 lefti <= j <= righti 的所有 powers[j] 的乘积。

请你返回一个数组 answers ，长度与 queries 的长度相同，其中 answers[i]是第 i 个查询的答案。由于查询的结果可能非常大，请你将每个 answers[i] 都对 109 + 7 取余 。

 

示例 1：

输入：n = 15, queries = [[0,1],[2,2],[0,3]]
输出：[2,4,64]
解释：
对于 n = 15 ，得到 powers = [1,2,4,8] 。没法得到元素数目更少的数组。
第 1 个查询的答案：powers[0] * powers[1] = 1 * 2 = 2 。
第 2 个查询的答案：powers[2] = 4 。
第 3 个查询的答案：powers[0] * powers[1] * powers[2] * powers[3] = 1 * 2 * 4 * 8 = 64 。
每个答案对 109 + 7 得到的结果都相同，所以返回 [2,4,64] 。

示例 2：

输入：n = 2, queries = [[0,0]]
输出：[2]
解释：
对于 n = 2, powers = [2] 。
唯一一个查询的答案是 powers[0] = 2 。答案对 109 + 7 取余后结果相同，所以返回 [2] 。

 

提示：

  • 1 <= n <= 109
  • 1 <= queries.length <= 105
  • 0 <= starti <= endi < powers.length

解法

方法一：位运算 + 模拟

我们先通过位运算（lowbit）得到 powers 数组，然后通过模拟的方式求出每个查询的答案。

时间复杂度 $O(n \times \log n)$，忽略答案的空间消耗，空间复杂度 $O(\log n)$。其中 $n$ 为 $queries$ 的长度。

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class Solution:
    def productQueries(self, n: int, queries: List[List[int]]) -> List[int]:
        powers = []
        while n:
            x = n & -n
            powers.append(x)
            n -= x
        mod = 10**9 + 7
        ans = []
        for l, r in queries:
            x = 1
            for y in powers[l : r + 1]:
                x = (x * y) % mod
            ans.append(x)
        return ans

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class Solution {
    private static final int MOD = (int) 1e9 + 7;

    public int[] productQueries(int n, int[][] queries) {
        int[] powers = new int[Integer.bitCount(n)];
        for (int i = 0; n > 0; ++i) {
            int x = n & -n;
            powers[i] = x;
            n -= x;
        }
        int[] ans = new int[queries.length];
        for (int i = 0; i < ans.length; ++i) {
            long x = 1;
            int l = queries[i][0], r = queries[i][1];
            for (int j = l; j <= r; ++j) {
                x = (x * powers[j]) % MOD;
            }
            ans[i] = (int) x;
        }
        return ans;
    }
}

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class Solution {
public:
    const int mod = 1e9 + 7;

    vector<int> productQueries(int n, vector<vector<int>>& queries) {
        vector<int> powers;
        while (n) {
            int x = n & -n;
            powers.emplace_back(x);
            n -= x;
        }
        vector<int> ans;
        for (auto& q : queries) {
            int l = q[0], r = q[1];
            long long x = 1l;
            for (int j = l; j <= r; ++j) {
                x = (x * powers[j]) % mod;
            }
            ans.emplace_back(x);
        }
        return ans;
    }
};

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func productQueries(n int, queries [][]int) []int {
    var mod int = 1e9 + 7
    powers := []int{}
    for n > 0 {
        x := n & -n
        powers = append(powers, x)
        n -= x
    }
    ans := make([]int, len(queries))
    for i, q := range queries {
        l, r := q[0], q[1]
        x := 1
        for _, y := range powers[l : r+1] {
            x = (x * y) % mod
        }
        ans[i] = x
    }
    return ans
}

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