2906.构造乘积矩阵

目标

给你一个下标从 0 开始、大小为 n m 的二维整数矩阵 grid ,定义一个下标从 0 开始、大小为 n m 的的二维矩阵 p。如果满足以下条件,则称 p 为 grid 的 乘积矩阵 :

  • 对于每个元素 p[i][j] ,它的值等于除了 grid[i][j] 外所有元素的乘积。乘积对 12345 取余数。

返回 grid 的乘积矩阵。

示例 1:

输入:grid = [[1,2],[3,4]]
输出:[[24,12],[8,6]]
解释:p[0][0] = grid[0][1] * grid[1][0] * grid[1][1] = 2 * 3 * 4 = 24
p[0][1] = grid[0][0] * grid[1][0] * grid[1][1] = 1 * 3 * 4 = 12
p[1][0] = grid[0][0] * grid[0][1] * grid[1][1] = 1 * 2 * 4 = 8
p[1][1] = grid[0][0] * grid[0][1] * grid[1][0] = 1 * 2 * 3 = 6
所以答案是 [[24,12],[8,6]] 。

示例 2:

输入:grid = [[12345],[2],[1]]
输出:[[2],[0],[0]]
解释:p[0][0] = grid[0][1] * grid[0][2] = 2 * 1 = 2
p[0][1] = grid[0][0] * grid[0][2] = 12345 * 1 = 12345. 12345 % 12345 = 0 ,所以 p[0][1] = 0
p[0][2] = grid[0][0] * grid[0][1] = 12345 * 2 = 24690. 24690 % 12345 = 0 ,所以 p[0][2] = 0
所以答案是 [[2],[0],[0]] 。

说明:

  • 1 <= n == grid.length <= 10^5
  • 1 <= m == grid[i].length <= 10^5
  • 2 <= n * m <= 10^5
  • 1 <= grid[i][j] <= 10^9

思路

已知 n x m 矩阵 grid,构造一个乘积矩阵 p 满足 p[i][j] 的值等于除了 grid[i][j] 外所有元素的乘积对 12345 取余。

计算所有元素的乘积会溢出,而保存取模后的乘积不支持除法。

---------
----X----
---------

实际上就是要快速计算出 - 的乘积。可以使用前后缀分解计算取模后的乘积。针对每一行进行前后缀分解,前缀的的最后一列以及后缀的第一列就是整行的乘积结果,对这 n 行整行的乘积再次进行前后缀分解。这样就可以快速求出 0 ~ i - 1 行的乘积,以及 i + 1 ~ n - 1 的乘积,然后对第 i 行,使用行的前后缀分解可以快速计算 grid[i][0 ~ j - 1] 以及 grid[i][j + 1 ~ m - 1] 的乘积。

代码


/**
 * @date 2026-03-24 8:57
 */
public class ConstructProductMatrix2906 {

    public int[][] constructProductMatrix(int[][] grid) {
        int m = grid.length;
        int n = grid[0].length;
        int mod = 12345;
        int[][] prefix = new int[m][n + 1];
        int[][] suffix = new int[m][n + 1];
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            prefix[i][0] = 1;
            suffix[i][n] = 1;
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                prefix[i][j + 1] = (int) ((long) prefix[i][j] * grid[i][j] % mod);
                suffix[i][n - j - 1] = (int) ((long) suffix[i][n - j] * grid[i][n - j - 1] % mod);
            }
        }
        int[] rowPrefix = new int[m + 1];
        int[] rowSuffix = new int[m + 1];
        rowPrefix[0] = 1;
        rowSuffix[m] = 1;
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            rowPrefix[i + 1] = (int) ((long) rowPrefix[i] * prefix[i][n] % mod);
            rowSuffix[m - i - 1] = (int) ((long) rowSuffix[m - i] * suffix[m - i - 1][0] % mod);
        }
        int[][] p = new int[m][n];
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                p[i][j] = (int) (((long) rowPrefix[i] * rowSuffix[i + 1] % mod) * ((long) prefix[i][j] * suffix[i][j + 1] % mod) % mod);
            }
        }
        return p;
    }

}

性能