给你一个整数数组 nums 和一个整数 k。你的任务是将 nums 分割成一个或多个 非空 的连续子段，使得每个子段的 最大值 与 最小值 之间的差值 不超过 k。

返回在此条件下将 nums 分割的总方法数。

由于答案可能非常大，返回结果需要对 109 + 7 取余数。

示例 1：

示例 2：

提示：

• 2 <= nums.length <= 5 * 104
• 1 <= nums[i] <= 109
• 0 <= k <= 109

O(n^2) 做法

本题是标准的划分型 DP，见 DP 题单 的「§5.2 最优划分」。

一般定义 $f[i+1]$ 表示前缀 $\textit{nums}[0]$ 到 $\textit{nums}[i]$ 在题目约束下，分割出的最少（最多）子数组个数，本题是定义成分割方案数。这里 $i+1$ 是为了把 $f[0]$ 当作初始值。

枚举最后一个子数组的左端点 $j$，那么问题变成前缀 $\textit{nums}[0]$ 到 $\textit{nums}[j-1]$ 在题目约束下的分割方案数，即 $f[j]$。

当子数组右端点 $i$ 固定时，由于子数组越长，最大值越大，最小值越小，最大最小的差值越可能大于 $k$。所以符合要求的左端点 $j$ 一定在一个连续区间 $[L,i]$ 中。累加 $f[j]$ 得

$$
f[i+1] = \sum_{j=L}^{i} f[j]
$$

初始值 $f[0] = 1$，空子数组算一个方案。也可以从递归的角度理解，递归到空子数组，就表示我们找到了一个合法分割方案。

答案为 $f[n]$。

O(n) 做法

由于 $i$ 越大，$L$ 也越大，可以用 滑动窗口【基础算法精讲 03】。

同时，我们需要计算 239. 滑动窗口最大值 和滑动窗口最小值，这可以用 单调队列【基础算法精讲 27】解决。

维护窗口中的 $\displaystyle\sum_{j=L}^{i} f[j]$，记作 $\textit{sumF}$，转移方程优化成

$$
f[i+1] = \textit{sumF}
$$

注意取模。关于模运算的知识点，见 模运算的世界：当加减乘除遇上取模。

本题视频讲解，欢迎点赞关注~

###py

class Solution:
    def countPartitions(self, nums: List[int], k: int) -> int:
        MOD = 1_000_000_007
        n = len(nums)
        min_q = deque()
        max_q = deque()
        f = [0] * (n + 1)
        f[0] = 1
        sum_f = 0  # 窗口中的 f[i] 之和
        left = 0

        for i, x in enumerate(nums):
            # 1. 入
            sum_f += f[i]

            while min_q and x <= nums[min_q[-1]]:
                min_q.pop()
            min_q.append(i)

            while max_q and x >= nums[max_q[-1]]:
                max_q.pop()
            max_q.append(i)

            # 2. 出
            while nums[max_q[0]] - nums[min_q[0]] > k:
                sum_f -= f[left]
                left += 1
                if min_q[0] < left:
                    min_q.popleft()
                if max_q[0] < left:
                    max_q.popleft()

            # 3. 更新答案
            f[i + 1] = sum_f % MOD

        return f[n]

###java

class Solution {
    public int countPartitions(int[] nums, int k) {
        final int MOD = 1_000_000_007;
        int n = nums.length;
        Deque<Integer> minQ = new ArrayDeque<>(); // 更快的写法见【Java 数组】
        Deque<Integer> maxQ = new ArrayDeque<>();
        int[] f = new int[n + 1];
        f[0] = 1;
        long sumF = 0; // 窗口中的 f[i] 之和
        int left = 0;

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // 1. 入
            sumF += f[i];

            int x = nums[i];
            while (!minQ.isEmpty() && x <= nums[minQ.peekLast()]) {
                minQ.pollLast();
            }
            minQ.addLast(i);

            while (!maxQ.isEmpty() && x >= nums[maxQ.peekLast()]) {
                maxQ.pollLast();
            }
            maxQ.addLast(i);

            // 2. 出
            while (nums[maxQ.peekFirst()] - nums[minQ.peekFirst()] > k) {
                sumF -= f[left];
                left++;
                if (minQ.peekFirst() < left) {
                    minQ.pollFirst();
                }
                if (maxQ.peekFirst() < left) {
                    maxQ.pollFirst();
                }
            }

            // 3. 更新答案
            f[i + 1] = (int) (sumF % MOD);
        }

        return f[n];
    }
}

###java

class Solution {
    public int countPartitions(int[] nums, int k) {
        final int MOD = 1_000_000_007;
        int n = nums.length;
        int[] minQ = new int[n];
        int[] maxQ = new int[n];
        int minHead = 0, minTail = -1;
        int maxHead = 0, maxTail = -1;
        int[] f = new int[n + 1];
        f[0] = 1;
        long sumF = 0; // 窗口中的 f[i] 之和
        int left = 0;

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // 1. 入
            sumF += f[i];

            int x = nums[i];
            while (minHead <= minTail && x <= nums[minQ[minTail]]) {
                minTail--;
            }
            minQ[++minTail] = i;

            while (maxHead <= maxTail && x >= nums[maxQ[maxTail]]) {
                maxTail--;
            }
            maxQ[++maxTail] = i;

            // 2. 出
            while (nums[maxQ[maxHead]] - nums[minQ[minHead]] > k) {
                sumF -= f[left];
                left++;
                if (minQ[minHead] < left) {
                    minHead++;
                }
                if (maxQ[maxHead] < left) {
                    maxHead++;
                }
            }

            // 3. 更新答案
            f[i + 1] = (int) (sumF % MOD);
        }

        return f[n];
    }
}

###cpp

class Solution {
public:
    int countPartitions(vector<int>& nums, int k) {
        const int MOD = 1'000'000'007;
        int n = nums.size();
        deque<int> min_q, max_q;
        vector<int> f(n + 1);
        f[0] = 1;
        long long sum_f = 0; // 窗口中的 f[i] 之和
        int left = 0;

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int x = nums[i];
            // 1. 入
            sum_f += f[i];

            while (!min_q.empty() && x <= nums[min_q.back()]) {
                min_q.pop_back();
            }
            min_q.push_back(i);

            while (!max_q.empty() && x >= nums[max_q.back()]) {
                max_q.pop_back();
            }
            max_q.push_back(i);

            // 2. 出
            while (nums[max_q.front()] - nums[min_q.front()] > k) {
                sum_f -= f[left];
                left++;
                if (min_q.front() < left) {
                    min_q.pop_front();
                }
                if (max_q.front() < left) {
                    max_q.pop_front();
                }
            }

            // 3. 更新答案
            f[i + 1] = sum_f % MOD;
        }

        return f[n];
    }
};

###go

func countPartitions(nums []int, k int) int {
const mod = 1_000_000_007
n := len(nums)
var minQ, maxQ []int
f := make([]int, n+1)
f[0] = 1
sumF := 0 // 窗口中的 f[i] 之和
left := 0

for i, x := range nums {
// 1. 入
sumF += f[i]

for len(minQ) > 0 && x <= nums[minQ[len(minQ)-1]] {
minQ = minQ[:len(minQ)-1]
}
minQ = append(minQ, i)

for len(maxQ) > 0 && x >= nums[maxQ[len(maxQ)-1]] {
maxQ = maxQ[:len(maxQ)-1]
}
maxQ = append(maxQ, i)

// 2. 出
for nums[maxQ[0]]-nums[minQ[0]] > k {
sumF -= f[left]
left++
if minQ[0] < left {
minQ = minQ[1:]
}
if maxQ[0] < left {
maxQ = maxQ[1:]
}
}

// 3. 更新答案
f[i+1] = sumF % mod
}
return f[n]
}

复杂度分析

• 时间复杂度：$\mathcal{O}(n)$，其中 $n$ 是 $\textit{nums}$ 的长度。每个下标至多入队出队各两次。
• 空间复杂度：$\mathcal{O}(n)$。

相似题目

• 2762. 不间断子数组

更多相似题目，见下面动态规划题单的「§5.2 最优划分」和「§11.3 单调队列优化 DP」。

分类题单

如何科学刷题？

1. 滑动窗口与双指针（定长/不定长/单序列/双序列/三指针/分组循环）
2. 二分算法（二分答案/最小化最大值/最大化最小值/第K小）
3. 单调栈（基础/矩形面积/贡献法/最小字典序）
4. 网格图（DFS/BFS/综合应用）
5. 位运算（基础/性质/拆位/试填/恒等式/思维）
6. 图论算法（DFS/BFS/拓扑排序/基环树/最短路/最小生成树/网络流）
7. 动态规划（入门/背包/划分/状态机/区间/状压/数位/数据结构优化/树形/博弈/概率期望）
8. 常用数据结构（前缀和/差分/栈/队列/堆/字典树/并查集/树状数组/线段树）
9. 数学算法（数论/组合/概率期望/博弈/计算几何/随机算法）
10. 贪心与思维（基本贪心策略/反悔/区间/字典序/数学/思维/脑筋急转弯/构造）
11. 链表、二叉树与回溯（前后指针/快慢指针/DFS/BFS/直径/LCA/一般树）
12. 字符串（KMP/Z函数/Manacher/字符串哈希/AC自动机/后缀数组/子序列自动机）

我的题解精选（已分类）

解法：DP & 双指针

维护 $f(i)$ 表示前 $i$ 个元素的分割方案。转移时，枚举上一个子段的末尾在哪，有转移方程

$$
f(i) = \sum f(j)
$$

其中 $j$ 满足 $\max(a_{j + 1}, a_{j + 2}, \cdots, a_i) - \min(a_{j + 1}, a_{j + 2}, \cdots, a_i) \le k$

直接计算 DP 方程的复杂度为 $\mathcal{O}(n^2)$，还需要进一步观察合法的 $j$ 有什么特征。

注意到，如果某个子数组的极值之差小于等于 $k$，那么它的子数组的极值之差也小于等于 $k$。这是典型的双指针特征，因此合法的 $j$ 就是一段连续值，从某个值一直取到 $(i - 1)$。用双指针算出最小的合法 $j$，再用前缀和计算区间和即可。复杂度 $\mathcal{O}(n\log n)$，这里的 $\log n$ 主要是我们需要用数据结构（比如 multiset）动态维护滑动窗口里的最小值和最大值。

参考代码（c++）

class Solution {
public:
    int countPartitions(vector<int>& nums, int K) {
        int n = nums.size();

        const int MOD = 1e9 + 7;
        // f[i]：前 i 个元素的分割方案数
        // g[i]：f 的前缀和
        long long f[n + 1], g[n + 1];
        f[0] = g[0] = 1;

        // 用 multiset 记录滑动窗口里的数，方便求出最小值和最大值
        multiset<int> ms;
        // 枚举双指针的右端点 i，计算合法子段左端点的最小值 j
        for (int i = 1, j = 1; i <= n; i++) {
            ms.insert(nums[i - 1]);
            while (j < i && *prev(ms.end()) - *ms.begin() > K) {
                ms.erase(ms.find(nums[j - 1]));
                j++;
            }

            // j 是最小的左端点
            // 那么上一个子段最小的右端点就是 j - 1
            // 前缀和就得减去 j - 2 的值
            f[i] = (g[i - 1] - (j - 2 >= 0 ? g[j - 2] : 0) + MOD) % MOD;
            g[i] = (g[i - 1] + f[i]) % MOD;
        }
        return f[n];
    }
};