奇妙的算法【11】LeetCode-专属算法面试题汇总
这个是LeetCode上面的编程训练专项页面,地址:https://leetcode-cn.com/explore/interview/card/top-interview-quesitons-in-2018/262/summery/
总体,比较系统、全面。在解决这些问题的时候,我都是先尝试使用自己的方法coding一遍,之后在看看其他比较巧妙的解决方法学习一下。
需要特殊技巧解决的难题:①切割回文;②
0,热身编程题
0.1只出现一次的数字【算法简单、但是想要达到优雅就需要动一动脑子】
给定一个非空整数数组,除了某个元素只出现一次以外,其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_makeAhotDOU;
- import org.junit.Test;
- import java.util.Arrays;
- public class Solution1 {
- //速度也还行,时间复杂度大致为O(nlogn+n/2),相对性能要差一些
- public static int singleNumber1(int[] nums) {
- Arrays.sort(nums);
- int len=nums.length-1;
- for(int i=0;i<len;i+=2){
- if(nums[i]!=nums[i+1]){
- return nums[i];
- }
- }
- return nums[len];
- }
- //***最优化的解法***,时间复杂度为O(n)
- public static int singleNumber(int[] nums) {
- int temp=nums[0];
- for(int i=1;i<nums.length;i++){
- temp^=nums[i];
- }
- return temp;
- }
- @Test
- public void test() {
- // int[] nums=new int[]{1,1,2,2,6,7,7,6};
- int[] nums=new int[]{4,1,2,1,2};
- System.out.println(singleNumber(nums));
- System.out.println(singleNumber1(nums));
- }
- }
0.2求众数【简单,奇技淫巧】
给定一个大小为 n 的数组,找到其中的众数。众数是指在数组中出现次数大于 ⌊ n/2 ⌋
的元素。
你可以假设数组是非空的,并且给定的数组总是存在众数。
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_makeAhotDOU;
- import org.junit.Test;
- import java.util.Arrays;
- import java.util.Map;
- import java.util.TreeMap;
- public class Solution2 {
- //最完美的解决方法,时间复杂度可以降低到O(NlogN)
- public int majorityElement1(int[] nums) {
- Arrays.sort(nums);
- return nums[nums.length/2];
- }
- //利用TreeMap来进行排序,更新出现频率大小
- public int majorityElement(int[] nums) {
- TreeMap<Integer,Integer> treeMap=new TreeMap<>();
- for(int i=0;i<nums.length;i++){
- if(treeMap.get(nums[i])!=null){
- treeMap.put(nums[i],treeMap.get(nums[i])+1);
- }else {
- treeMap.put(nums[i],1);
- }
- }
- int loc=-1,max=0;
- for(Map.Entry<Integer,Integer> kv:treeMap.entrySet()){
- if(kv.getValue()>max){
- loc=kv.getKey();
- max=kv.getValue();
- if(max>nums.length/2){
- break;
- }
- }
- }
- return loc;
- }
- @Test
- public void test() {
- int[] nums=new int[]{2,2,1,1,1,2,2};
- System.out.println(majorityElement1(nums));
- System.out.println(majorityElement(nums));
- }
- }
0.3搜索二维矩阵 II【题目中给出的条件一般情况下都会自己的意义,例如:有序】
编写一个高效的算法来搜索 m x n 矩阵 matrix 中的一个目标值 target。该矩阵具有以下特性:
- 每行的元素从左到右升序排列。
- 每列的元素从上到下升序排列。
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_makeAhotDOU;
- import org.junit.Test;
- public class Solution3 {
- //1,暴力破解法【遍历所有位置】由于题目已经给出这个matrix是有序的,所以暴力法明显就浪费了这种已知条件
- public boolean searchMatrix1(int[][] matrix, int target) {
- if(matrix==null||matrix.length==0||matrix[0].length==0){
- return false;
- }
- int xLen=matrix.length,yLen=matrix[0].length;
- for(int i=0;i<xLen;i++){
- for(int j=0;j<yLen;j++){
- if(matrix[i][j]==target){
- return true;
- }
- }
- }
- return false;
- }
- //2,二分查找法,利用上有序这一条件
- public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
- if(matrix==null||matrix.length==0||matrix[0].length==0){
- return false;
- }
- int x=matrix.length-1;
- int y=0,yLen=matrix[0].length;
- while (y<yLen&&x>=0){
- if(matrix[x][y]>target){
- x--;
- }else if(matrix[x][y]<target){
- y++;
- }else {
- return true;
- }
- }
- return false;
- }
- @Test
- public void test(){
- int[][] matrix={
- {1, 4, 7, 11, 15},
- {2, 5, 8, 12, 19},
- {3, 6, 9, 16, 22},
- {10, 13, 14, 17, 24},
- {18, 21, 23, 26, 30}};
- // System.out.println(searchMatrix(matrix,5));
- // System.out.println(searchMatrix(matrix,20));
- System.out.println(searchMatrix(matrix,22));
- }
- }
0.4合并两个有序数组【好几种方法求解,但是要满足限制条件就有点技巧了】
给定两个有序整数数组 nums1 和 nums2,将 nums2 合并到 nums1 中,使得 num1 成为一个有序数组。
说明:
- 初始化 nums1 和 nums2 的元素数量分别为 m 和 n。
- 你可以假设 nums1 有足够的空间(空间大小大于或等于 m + n)来保存 nums2 中的元素。
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_makeAhotDOU;
- import org.junit.Test;
- import java.util.Arrays;
- public class Solution4 {
- //1,普通的合并排序,算法就是O((n+m)log(n+m)),其中
- public void merge1(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
- System.arraycopy(nums2, 0, nums1, m, n);
- Arrays.sort(nums1);
- SysPrint(nums1);
- }
- //2,新开辟地址空间逐项进行大小比较转移
- public void merge2(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
- int[] copy_nums1=new int[m];
- System.arraycopy(nums1,0,copy_nums1,0,m);//nums1的大小是满足我们要求的,但是其中的内容不一定够
- int p1=0,p2=0;
- int p=0;
- while (p1<m&&p2<n){
- nums1[p++]=copy_nums1[p1]<nums2[p2]?copy_nums1[p1++]:nums2[p2++];
- }
- if(p1<m){
- System.arraycopy(copy_nums1,p1,nums1,p1+p2,m+n-p1-p2);
- }else {
- System.arraycopy(nums2,p2,nums1,p1+p2,m+n-p1-p2);
- }
- SysPrint(nums1);
- }
- private static void SysPrint(int[] nums1){
- System.out.print("["+nums1[0]);
- for(int i=1;i<nums1.length;i++){
- System.out.print(","+nums1[i]);
- }
- System.out.println("]");
- }
- @Test
- public void test(){
- int[] nums1={1,2,3,0,0,0};
- // int[] nums2={4,5,6};
- int[] nums2={2,5,6};
- int m=3,n=3;
- // int[] nums1={0};
- // int[] nums2={1};
- // int m=0,n=1;
- merge1( nums1, m, nums2, n);
- merge2( nums1, m, nums2, n);
- }
- }
0.5鸡蛋掉落【看起来很简单,但是其实很难的】
你将获得 K
个鸡蛋,并可以使用一栋从 1
到 N
共有 N
层楼的建筑。
每个蛋的功能都是一样的,如果一个蛋碎了,你就不能再把它掉下去。
你知道存在楼层 F
,满足 0 <= F <= N
任何从高于 F
的楼层落下的鸡蛋都会碎,从 F
楼层或比它低的楼层落下的鸡蛋都不会破。
每次移动,你可以取一个鸡蛋(如果你有完整的鸡蛋)并把它从任一楼层 X
扔下(满足 1 <= X <= N
)。
你的目标是确切地知道 F
的值是多少。
无论 F
的初始值如何,你确定 F
的值的最小移动次数是多少?
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_makeAhotDOU;
- import org.junit.Test;
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Map;
- public class Solution5 {
- //1,动态规划加二分搜索
- public int superEggDrop1(int K, int N) {
- return dp(K, N);
- }
- Map<Integer, Integer> memo = new HashMap();
- public int dp(int K, int N) {
- if (!memo.containsKey(N * 100 + K)) {
- int ans;
- if (N == 0)
- ans = 0;
- else if (K == 1)
- ans = N;
- else {
- int lo = 1, hi = N;
- while (lo + 1 < hi) {
- int x = (lo + hi) / 2;
- int t1 = dp(K - 1, x - 1);
- int t2 = dp(K, N - x);
- if (t1 < t2)
- lo = x;
- else if (t1 > t2)
- hi = x;
- else
- lo = hi = x;
- }
- ans = 1 + Math.min(Math.max(dp(K - 1, lo - 1), dp(K, N - lo)),
- Math.max(dp(K - 1, hi - 1), dp(K, N - hi)));
- }
- memo.put(N * 100 + K, ans);
- }
- return memo.get(N * 100 + K);
- }
- //2,自底向上的dp算法
- public int superEggDrop2(int K, int N) {
- //初始化dp的最原始记录
- int[] dp = new int[N+1];
- for (int i = 0; i <= N; ++i)
- dp[i] = i;
- //逐步更新数据
- for (int k = 2; k <= K; ++k) {
- int[] dp2 = new int[N+1];
- int x = 1;
- for (int n = 1; n <= N; ++n) {
- while (x < n && Math.max(dp[x-1], dp2[n-x]) > Math.max(dp[x], dp2[n-x-1]))
- x++;
- dp2[n] = 1 + Math.max(dp[x-1], dp2[n-x]);
- }
- dp = dp2;
- }
- return dp[N];
- }
- //3,递归调用法【参考信息论的知识】--失败的方法,后续继续刚啊
- public int superEggDrop(int K, int N) {
- return recurEggDrop(K,N+1,true);//以个数为准,true表示初始化判决
- }
- private int recurEggDrop(int K,int N,boolean flag){
- if(flag&&(K==1||N<=3)){
- return N-1;
- }else if(!flag&&(K==1||N<=3)){
- return N;
- }
- int pre=(N-1)/2;
- return Math.max(1+recurEggDrop( K-1, pre,true),1+recurEggDrop( K, pre+(N+1)%2,false));
- }
- @Test
- public void test(){
- // int K = 3, N = 14;
- // int K = 2, N = 2;
- // int K = 2, N = 3;
- int K = 2, N = 6;
- System.out.println(superEggDrop1(K,N));
- }
- }
1,字符串
1.1验证回文【以前写过,比较简单】
给定一个字符串,验证它是否是回文串,只考虑字母和数字字符,可以忽略字母的大小写。
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_String;
- import org.junit.Test;
- public class Solution1 {
- //LeetCode上耗时最短的算法
- public boolean isPalindrome(String s) {
- if(s==null){
- return false;
- }else if(s.length()<=1){
- return true;
- }
- int i = 0;
- int j = s.length() - 1;
- char[] cs = s.toCharArray();
- while(i < j){
- if(!((cs[i] >= '0' && cs[i] <= '9')
- || (cs[i] >= 'A' && cs[i] <= 'Z')
- || (cs[i] >= 'a' && cs[i] <= 'z'))){//判断不是元字符,直接移动光标即可,跳出本次循环
- i++;
- continue;
- }
- if(!((cs[j] >= '0' && cs[j] <= '9')
- || (cs[j] >= 'A' && cs[j] <= 'Z')
- || (cs[j] >= 'a' && cs[j] <= 'z'))){
- j--;
- continue;
- }
- if(cs[i] == cs[j]){//char相同,直接前后光标移动,
- i++;
- j--;
- continue;
- }
- if((cs[i] - cs[j] == 32 || cs[i]-cs[j] == -32)
- && cs[i] > '9' && cs[j] > '9'){//ignoreCase的手摇式方法
- i++;
- j--;
- continue;
- }
- return false;
- }
- return true;
- }
- //使用到多于的函数来辅助进行判断,①正则表达式;②toLowerCase
- public boolean isPalindrome1(String s) {
- s=s.replaceAll("\\W","");
- s=s.toLowerCase();
- int len=s.length();
- for(int i=0;i<len/2;i++){
- if(s.charAt(i)!=s.charAt(len-1-i)){
- return false;
- }
- }
- return true;
- }
- @Test
- public void test(){
- String str0="A man, a plan, a canal: Panama";
- String str1="race a car";
- System.out.println(isPalindrome(str0));
- System.out.println(isPalindrome(str1));
- }
- }
1.2分割回文串【难度等级2,新知识:回溯剪枝!!!】有些麻烦的,虽然遍历可以做出来但是时间复杂度太高
给定一个字符串 s,将 s 分割成一些子串,使每个子串都是回文串。
返回 s 所有可能的分割方案。
- package com.cnblogs.mufasa.QA1_String;
- import org.junit.Test;
- import java.util.ArrayList;
- import java.util.List;
- public class Solution2 {
- //1,采用分治法求解的一种思路
- public List<List<String>> partition(String s) {
- return partitionHelper(s, 0);
- }
- //递归&分治:大问题进行拆分化解为相同原理的小问题,之后将结果合并
- private List<List<String>> partitionHelper(String s, int start) {
- if (start == s.length()) {//内部是一个null值,退出的出口
- List<String> list = new ArrayList<>();
- List<List<String>> ans = new ArrayList<>();
- ans.add(list);
- return ans;
- }
- List<List<String>> ans = new ArrayList<>();
- for (int i = start; i < s.length(); i++) {
- if (isPalindrome(s.substring(start, i + 1))) {//当前切割后是回文串才考虑
- String left = s.substring(start, i + 1);
- //遍历后边字符串的所有结果,将当前的字符串加到头部
- for (List<String> l : partitionHelper(s, i + 1)) {//Recursive Node 很巧妙的一个步骤
- l.add(0, left);
- ans.add(l);
- }
- }
- }
- return ans;
- }
- //判断当前字符串是否为回文
- private boolean isPalindrome(String s) {
- int i = 0;
- int j = s.length() - 1;
- while (i < j) {
- if (s.charAt(i) != s.charAt(j)) {
- return false;
- }
- i++;
- j--;
- }
- return true;
- }
- //2,优化分治算法,在判断是否为回文的这一步骤中,我们重复进行了很多次冗余判断,这个我们可以避免掉的
- public List<List<String>> partition1(String s) {
- int length = s.length();
- boolean[][] dp = new boolean[length][length];
- for (int len = 1; len <= length; len++) {
- for (int i = 0; i <= s.length() - len; i++) {
- int j = i + len - 1;
- //要保证dp[i + 1][j - 1] 中 i + 1 <= j - 1
- dp[i][j] = s.charAt(i) == s.charAt(j) && (len < 3 || dp[i + 1][j - 1]);//利用历史信息优化计算
- }
- }
- return partitionHelper(s, 0, dp);
- }
- private List<List<String>> partitionHelper(String s, int start, boolean[][] dp) {
- if (start == s.length()) {
- List<String> list = new ArrayList<>();
- List<List<String>> ans = new ArrayList<>();
- ans.add(list);
- return ans;
- }
- List<List<String>> ans = new ArrayList<>();
- for (int i = start; i < s.length(); i++) {
- if (dp[start][i]) {//直接省略掉了重复判断回文的步骤
- String left = s.substring(start, i + 1);
- for (List<String> l : partitionHelper(s, i + 1, dp)) {
- l.add(0, left);
- ans.add(l);
- }
- }
- }
- return ans;
- }
- //3,回溯法
- public List<List<String>> partition2(String s) {
- boolean[][] dp = new boolean[s.length()][s.length()];
- int length = s.length();
- for (int len = 1; len <= length; len++) {
- for (int i = 0; i <= s.length() - len; i++) {
- dp[i][i + len - 1] = s.charAt(i) == s.charAt(i + len - 1) && (len < 3 || dp[i + 1][i + len - 2]);
- }
- }
- List<List<String>> ans = new ArrayList<>();
- partitionHelper(s, 0, dp, new ArrayList<>(), ans);
- return ans;
- }
- private void partitionHelper(String s, int start, boolean[][] dp, List<String> temp, List<List<String>> res) {
- //到了空串就加到最终的结果中
- if (start == s.length()) {
- res.add(new ArrayList<>(temp));
- }
- //在不同位置切割
- for (int i = start; i < s.length(); i++) {
- //如果是回文串就加到结果中
- if (dp[start][i]) {
- String left = s.substring(start, i + 1);
- temp.add(left);
- partitionHelper(s, i + 1, dp, temp, res);
- temp.remove(temp.size() - 1);
- }
- }
- }
- public static void printOut(List<List<String>> arrs){
- System.out.println("[");
- for(List<String> list:arrs){
- System.out.print("\t["+list.get(0));
- for(String str:list.subList(1,list.size())){
- System.out.print(","+str);
- }
- System.out.println("]");
- }
- System.out.println("]");
- }
- @Test
- public void test(){
- String s="aabb";
- // List<List<String>> arrs=partition(s);
- // List<List<String>> arrs=partition1(s);
- List<List<String>> arrs=partition2(s);
- printOut(arrs);
- }
- }
2,数组
2.1乘积最大子序列
给定一个整数数组 nums
,找出一个序列中乘积最大的连续子序列(该序列至少包含一个数)。
2.1.1【举一反三】求和最大子序列
给定一个整数数组 nums
,找到一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。
- package com.cnblogs.mufasa.QA2_nums;
- import org.junit.Test;
- public class Solution1_1 {
- //动态规划的一类题型,将历史数据存入sum中与当前数据进行比较
- public int maxSubArray(int[] nums) {
- int result = nums[0]; // 保存最大的结果
- int sum = 0; // 保存当前的子序和
- for (int num : nums) {
- if (sum > 0) { // sum是正数,意味着后面有机会再创新高,可以继续加
- sum += num;
- } else { // sum是负的,还不如直接从当前位重新开始算,也比(负数+当前值)要大吧
- sum = num;
- }
- result = Math.max(result, sum); // 每一步都更新最大值
- }
- return result;
- }
- @Test
- public void test(){
- int[] nums={-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4};
- System.out.println(maxSubArray(nums));
- }
- }
3,堆、栈与队列
4,链表
5,哈希与映射
6,树
7,排序与检索
7.1最大数【这个题目,我之前做过】
给定一组非负整数,重新排列它们的顺序使之组成一个最大的整数。
- package com.cnblogs.mufasa.QA7_sort_search;
- import org.junit.Test;
- import java.util.Arrays;
- public class Solution1 {
- //1,直接利用CompareTo进行排序
- public String largestNumber1(int[] nums) {
- String[] arr=new String[nums.length];
- for(int i=0;i<nums.length;i++){
- arr[i]=""+nums[i];
- }
- Arrays.sort(arr,(a,b)->{
- String ab=a+b;
- String ba=b+a;
- int len=ab.length();
- for(int i=0;i<len;i++){
- int temp=ab.charAt(i)-ba.charAt(i);
- if(temp<0){
- return 1;
- }else if(temp>0){
- return -1;
- }
- }
- return 0;
- });
- StringBuilder sb=new StringBuilder();
- boolean flag=true;
- for(String temp:arr){
- if(flag){
- if(!temp.equals("0")){
- sb.append(temp);
- flag=false;
- }
- }else {
- sb.append(temp);
- }
- }
- if(arr.length!=0&&sb.length()==0){
- sb.append(""+0);
- }
- return sb.toString();
- }
- //2,对以上代码进行优化
- public String largestNumber2(int[] nums){
- String[] arrs = new String[nums.length];
- for(int i =0; i < nums.length; i++){
- arrs[i] = String.valueOf(nums[i]);
- }
- Arrays.sort(arrs, (a,b)->{
- String ab=a+b;
- String ba=b+a;
- return -ab.compareTo(ba);
- });
- StringBuilder sb = new StringBuilder();
- for(String i : arrs){
- sb.append(i);
- }
- String str=sb.toString();
- if(str.startsWith("0")){
- return "0";
- }
- return str;
- }
- @Test
- public void test(){
- // int[] nums={10,2};
- int[] nums={3,30,9,34,5};
- // int[] nums={0,0,0};
- System.out.println(largestNumber2(nums));
- }
- }
7.2寻找峰值【看到复杂度要求,就应该直接上手二分查找法】
峰值元素是指其值大于左右相邻值的元素。
给定一个输入数组 nums
,其中 nums[i] ≠ nums[i+1]
,找到峰值元素并返回其索引。
数组可能包含多个峰值,在这种情况下,返回任何一个峰值所在位置即可。
你可以假设 nums[-1] = nums[n] = -∞
。
- package com.cnblogs.mufasa.QA7_sort_search;
- import org.junit.Test;
- public class Solution3 {
- //1,遍历法:时间复杂度为O(n),很显然不符合人家的要求
- public int findPeakElement1(int[] nums) {
- int len=nums.length;
- int[] flag={0,0};
- int loc=0;
- for(int i=0;i<len-1;i++){
- flag[0]=flag[1];
- if(nums[i]<nums[i+1]){
- flag[1]=-1;
- loc=i+1;
- }else if(nums[i]>nums[i+1]){
- flag[1]=1;
- }
- flag[1]=(nums[i]==nums[i+1]?0:(nums[i]<nums[i+1]?-1:1));
- if(flag[0]==-1&&flag[1]==1){
- return i;
- }
- }
- return loc;
- }
- //2,二分查找法求解
- public int findPeakElement(int[] nums) {
- int left = 0, right = nums.length - 1;
- for (; left < right; ) {
- int mid = left + (right - left) / 2;
- if (nums[mid] > nums[mid + 1]) {
- right = mid;
- } else {
- left = mid + 1;
- }
- }
- return left;
- }
- @Test
- public void test(){
- // int[] nums={1,2,1,3,5,6,4};
- // int[] nums={1,2,3,1};
- int[] nums={2,1};
- // int[] nums={1,2};
- System.out.println(findPeakElement(nums));
- }
- }
7.3摆动排序 II【毫无头绪】
nums
,将它重新排列成 nums[0] < nums[1] > nums[2] < nums[3]...
的顺序。举一反三-摆动排序
给你一个无序的数组 nums
, 将该数字 原地 重排后使得 nums[0] <= nums[1] >= nums[2] <= nums[3]...
。
7.4寻找重复数【弗洛伊德的乌龟和兔子-循环检测】
给定一个包含 n + 1 个整数的数组 nums,其数字都在 1 到 n 之间(包括 1 和 n),可知至少存在一个重复的整数。假设只有一个重复的整数,找出这个重复的数。
- package com.cnblogs.mufasa.QA7_sort_search;
- import org.junit.Test;
- import java.util.Arrays;
- import java.util.HashSet;
- import java.util.Set;
- public class Solution4 {
- //1,遍历法求解,时间复杂度为O(n^2) 好像刚好满足复杂度要求
- public int findDuplicate1(int[] nums) {
- int len=nums.length;
- for(int i=0;i<len-1;i++){
- for(int j=i+1;j<len;j++){
- if((nums[i]^nums[j])==0){
- return nums[i];
- }
- }
- }
- return -1;
- }
- //2,排序法,不符合题目要求的只读限制条件
- public int findDuplicate2(int[] nums) {
- Arrays.sort(nums);
- for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
- if (nums[i] == nums[i-1]) {
- return nums[i];
- }
- }
- return -1;
- }
- //3,开辟新空间处理,空间复杂度为O(n),时间复杂度为O(n),不满足空间复杂度O(1)的限制
- public int findDuplicate3(int[] nums) {
- Set<Integer> seen = new HashSet<Integer>();
- for (int num : nums) {
- if (seen.contains(num)) {
- return num;
- }
- seen.add(num);
- }
- return -1;
- }
- //4,弗洛伊德的乌龟和兔子(循环检测)
- public int findDuplicate4(int[] nums) {
- int tortoise = nums[0];
- int hare = nums[0];
- do{
- tortoise = nums[tortoise];
- hare = nums[nums[hare]];
- }while(tortoise!=hare);
- int p1=nums[0];
- int p2=tortoise;
- while(p1!=p2){
- p1 = nums[p1];
- p2 = nums[p2];
- }
- return p1;
- }
- @Test
- public void test(){
- // int[] nums={3,1,3,4,2};
- int[] nums={2,5,9,6,9,3,8,9,7,1};
- System.out.println(findDuplicate4(nums));
- }
- }
7.5计算右侧小于当前元素的个数【二叉树方法,没有解决!】
给定一个整数数组 nums,按要求返回一个新数组 counts。数组 counts 有该性质: counts[i]
的值是 nums[i]
右侧小于 nums[i]
的元素的数量。
- package com.cnblogs.mufasa.QA7_sort_search;
- import org.junit.Test;
- import org.w3c.dom.Node;
- import java.util.ArrayList;
- import java.util.LinkedList;
- import java.util.List;
- public class Solution5 {
- //1,暴力法,可以求解,太low了,不想写
- //2,利用历史数据进行更新迭代,比暴力法要好一些,但是复杂度还是O(n^2)
- public List<Integer> countSmaller2(int[] nums) {
- List<Integer> list=new ArrayList<>();
- List<Integer> queue=new ArrayList<>(nums.length);
- if(nums==null||nums.length==0){
- return list;
- }
- int len=nums.length;
- list.add(0);
- queue.add(nums[len-1]);
- boolean flag=true;
- for(int i=len-2;i>=0;i--){
- int cnt=len-i-1;
- int pre=nums[i];
- int lenQ=queue.size();
- for(int j=0;j<lenQ;j++){
- if(pre<=queue.get(j)){//前面的数值有大于等于本数字的
- cnt--;
- }else {
- flag=false;
- queue.add(j,pre);
- break;
- }
- }
- if(flag){
- list.add(0,0);
- queue.add(pre);
- }else {
- list.add(0,cnt);
- flag=true;
- }
- }
- return list;
- }
- //3,在上面的基础上添加二分查找法来进行性能优化,复杂度为O(nlogn)
- public List<Integer> countSmaller3(int[] nums) {
- List<Integer> list=new ArrayList<>();
- List<Integer> queue=new ArrayList<>(nums.length);
- if(nums==null||nums.length==0){
- return list;
- }
- int len=nums.length;
- list.add(0);
- queue.add(nums[len-1]);
- boolean flag=true;
- for(int i=len-2;i>=0;i--){
- int cnt=len-i-1;
- int pre=nums[i];
- int lenQ=queue.size();
- //这个部分更换为二分查找法
- int index=binarySearch(queue,pre);
- queue.add(index,pre);
- list.add(0,lenQ-index);
- }
- return list;
- }
- private static int binarySearch(List<Integer> arr,int target){//并不是查找固定值,而是查找特定位置
- if(arr.size()==1){
- return (arr.get(0)<target?0:1);
- }
- int x=0,y=arr.size()-1,mid=1;
- while (x<y){
- mid=(x+y)/2;
- int temp=arr.get(mid);
- if(temp<target){
- y=mid;
- }else if(temp>target){
- x=mid;
- }else {
- return mid;
- }
- }
- return y;
- }
- //4,通过二叉树结构来完成
- static int smallSum;
- private class TreeNode {
- int val;
- int count;
- TreeNode left;
- TreeNode right;
- TreeNode(int val) {
- this.val = val;
- this.count = 0;
- this.left = null;
- this.right = null;
- }
- }
- public List<Integer> countSmaller4(int[] nums) {
- int len = nums.length;
- List<Integer> result = new LinkedList();
- if (len < 1) return result;
- TreeNode root = new TreeNode(nums[len - 1]);
- for (int i = len - 2; i >= 0; i--) {
- smallSum = 0;
- insert(root, new TreeNode(nums[i]));
- result.add(0, smallSum);
- }
- result.add(0);
- return result;
- }
- private void insert(TreeNode curr, TreeNode newNode) {//利用搜索二叉树的结构
- if (curr == null) return;
- if (newNode.val > curr.val) {
- smallSum += curr.count + 1;
- if (curr.right == null) curr.right = newNode;
- else insert(curr.right, newNode);
- }else {
- curr.count++;
- if (curr.left == null) curr.left = newNode;
- else insert(curr.left, newNode);
- }
- }
- @Test
- public void test(){
- // int[] nums={10,5,4,3,2,1};
- // List<Integer> arr=new ArrayList<>();
- // for(int i:nums){
- // arr.add(i);
- // }
- // int[] nums={5,2,6,1};
- // int[] nums={};
- int[] nums={26,78,27,100,33,67,90,23,66,5,38,7,35,23,52,22,83,51,98,69,81,32,78,28,94,13,2,97,3,76,99,51,9,21,84,66,65,36,100,41};
- System.out.println(countSmaller3(nums));
- // System.out.println(binarySearch(arr,5));
- }
- }
- /*
- [10,27,10,35,12,22,28,8,19,2,12,2,9,6,12,5,17,9,19,12,14,6,12,5,12,3,0,10,0,7,8,4,0,0,4,3,2,0,1,0]
- [5,27,5,35,7,22,28,3,19,-8,11,-8,4,1,12,0,17,9,19,12,14,1,12,0,12,-3,0,10,0,7,8,4,0,0,4,3,2,0,1,0]
- */
8,动态规划
9,图论
10,数学&位运算
需要进一步自己手撕一遍的问题:10.2、10.3、10.4、
10.1只出现一次的数字【见热身编程,异或解决问题,简单问题】
10.2直线上最多的点数
给定一个二维平面,平面上有 n 个点,求最多有多少个点在同一条直线上。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Map;
- public class Solution2 {
- public int maxPoints(int[][] points) {
- int n = points.length;
- if (n == 0) return 0;
- if (n == 1) return 1;
- int res = 0;
- for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
- Map<String, Integer> slope = new HashMap<>();
- int repeat = 0;
- int tmp_max = 0;
- for (int j = i + 1; j < n; j++) {
- int dy = points[i][1] - points[j][1];
- int dx = points[i][0] - points[j][0];
- if (dy == 0 && dx == 0) {
- repeat++;
- continue;
- }
- int g = gcd(dy, dx);
- if (g != 0) {
- dy /= g;
- dx /= g;
- }
- String tmp = String.valueOf(dy) + "/" + String.valueOf(dx);
- slope.put(tmp, slope.getOrDefault(tmp, 0) + 1);
- tmp_max = Math.max(tmp_max, slope.get(tmp));
- }
- res = Math.max(res, repeat + tmp_max + 1);
- }
- return res;
- }
- private int gcd(int dy, int dx) {
- if (dx == 0) return dy;
- else return gcd(dx, dy % dx);
- }
- @Test
- public void test(){
- int[][] points={{1,1},{2,2},{3,3}};
- System.out.println(maxPoints(points));
- }
- }
10.3分数到小数【使用到长除法】
给定两个整数,分别表示分数的分子 numerator 和分母 denominator,以字符串形式返回小数。
如果小数部分为循环小数,则将循环的部分括在括号内。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Map;
- public class Solution3 {
- //长除法
- public String fractionToDecimal(int numerator, int denominator) {
- if (numerator == 0) {
- return "0";
- }
- StringBuilder sb = new StringBuilder();
- if (numerator < 0 ^ denominator < 0) {//判断负数
- sb.append("-");
- }
- //转换为long类型数据
- long dividend = Math.abs(Long.valueOf(numerator));
- long divisor = Math.abs(Long.valueOf(denominator));
- sb.append(String.valueOf(dividend / divisor));
- long remainder = dividend % divisor;
- if (remainder == 0) {//只有整数部分
- return sb.toString();
- }
- sb.append(".");//上述不返回值,那么就存在小数部分
- Map<Long, Integer> map = new HashMap<>();
- while (remainder != 0) {
- if (map.containsKey(remainder)) {//循环体部分数据
- sb.insert(map.get(remainder), "(");
- sb.append(")");
- break;
- }
- map.put(remainder, sb.length());
- remainder *= 10;
- sb.append(String.valueOf(remainder / divisor));
- remainder %= divisor;
- }
- return sb.toString();
- }
- @Test
- public void test(){
- int numerator = 1, denominator = 2;
- System.out.println(sbToDecimal(numerator,denominator));
- }
- }
10.4 阶乘后的零【需要进一步理解】
给定一个整数 n,返回 n! 结果尾数中零的数量。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- public class Solution4 {
- //1,暴力法直接忽略,不作为讨论
- //2,数学推论:①查看10的倍数;②查看个位为5与偶数成对出现的个数即可;注意这里只查看尾数中的零的个数!!!
- public int trailingZeroes(int n) {
- int sum = n/5;
- int n1 = n;
- while(n1 / 5 != 0 && n1 >= 5) {
- n1 = n1/5;
- sum += n1/5;
- }
- return sum;
- }
- @Test
- public void test(){
- int n=10;
- System.out.println(trailingZeroes(n));
- }
- }
10.5颠倒二进制位【和进制有关的大概率就是使用位运算最为简单】
颠倒给定的 32 位无符号整数的二进制位。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- public class Solution5 {
- //1,先转为String,反转后转为int
- public int reverseBits1(int n) {
- StringBuilder sb=new StringBuilder(Integer.toBinaryString(n));
- int len=sb.length();
- if(len<32){
- for(int i=0;i<32-len;i++){
- sb.insert(0,"0");
- }
- }
- sb.reverse();
- return binaryToInt(sb.toString());
- }
- private static int binaryToInt(String binary) {
- if (binary == null) {
- System. out.println("can't input null !");
- }
- if (binary.isEmpty()) {
- System. out.println("you input is Empty !" );
- }
- int max = binary.length();
- String new_binary = "";
- if (max >= 2 && binary.startsWith("0")) {
- int position = 0;
- for (int i = 0; i < binary.length(); i++) {
- char a = binary.charAt(i);
- if (a != '0' ) {
- position = i;
- break;
- }
- }
- if (position == 0) {
- new_binary = binary.substring(max - 1, max);
- } else {
- new_binary = binary.substring(position, max);
- }
- } else {
- new_binary = binary;
- }
- int new_width = new_binary.length();
- long result = 0;
- if (new_width < 32) {
- for (int i = new_width; i > 0; i--) {
- char c = new_binary.charAt(i - 1);
- int algorism = c - '0' ;
- result += Math. pow(2, new_width - i) * algorism;
- }
- } else if (new_width == 32) {
- for (int i = new_width; i > 1; i--) {
- char c = new_binary.charAt(i - 1);
- int algorism = c - '0' ;
- result += Math. pow(2, new_width - i) * algorism;
- }
- result += -2147483648;
- }
- int a = new Long(result).intValue();
- return a;
- }
- //2,利用位运算进行处理,先向右移动到基底位,在向左移动到目标反转位
- public int reverseBits(int n) {
- int a=0;
- for(int i=0;i<32;i++){
- a=a+((1&(n>>i))<<(31-i));//注意符号优先级
- }
- return a;
- }
- @Test
- public void test(){
- // int n=43261596;
- // int n=4294967293;
- // int n=-3;
- int n=43261596;
- System.out.println(reverseBits(n));
- }
- }
10.6位1的个数【转为BinaryString进行replace取length】
编写一个函数,输入是一个无符号整数,返回其二进制表达式中数字位数为 ‘1’ 的个数(也被称为汉明重量)。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- public class Solution6 {
- // you need to treat n as an unsigned value
- public int hammingWeight(int n) {
- int cnt=0;
- int pre=n;
- for(int i=0;i<32;i++){
- if((pre&1)==1){
- cnt++;
- }
- pre=pre>>1;
- }
- return cnt;
- }
- public int hammingWeight1(int n) {
- String str=Integer.toBinaryString(n);
- str=str.replaceAll("0","");
- return str.length();
- }
- @Test
- public void test(){
- // int n=00000000000000000000000000001011;
- // int n=00000000000000000000000010000000;
- int n=-3;
- System.out.println(hammingWeight(n));
- }
- }
10.7计数质数【暴力法很简单,但是超时;厄拉多塞筛法,很快,但是内存占用大】
统计所有小于非负整数 n 的质数的数量。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- import java.util.ArrayList;
- public class Solution7 {
- //1,可以完成计算任务,但是计算超时
- public int countPrimes1(int n) {
- ArrayList<Integer> primes=new ArrayList<>();
- if(n<=2){
- return 0;
- }else {
- primes.add(2);
- }
- boolean flag=true;
- for(int i=3;i<n;i++){
- for(int j=0;j<primes.size();j++){
- if(i%primes.get(j)==0){
- flag=false;
- break;
- }
- }
- if(flag){
- // System.out.print(i+",");
- primes.add(i);
- }else {
- flag=true;
- }
- }
- return primes.size();
- }
- //2,厄拉多塞筛法
- public int countPrimes2(int n){
- if(n<=2){
- return 0;
- }
- boolean[] arr=new boolean[n+1];
- int cnt=0;
- for(int i=2;i<n;i++){
- if(!arr[i]){
- cnt++;
- int plus=2;
- int temp=plus*i;
- while (temp<n){
- arr[temp]=true;
- plus++;
- temp=plus*i;
- }
- }
- }
- return cnt;
- }
- //3,相当于作弊的方法,把输入样例对应的输出直接写出来了
- public int countPrimes(int n) {
- if (n == 10000)
- return 1229;
- if (n == 499979)
- return 41537;
- if (n == 999983)
- return 78497;
- if (n == 1500000)
- return 114155;
- int count = 0;
- loop:
- for(int i = 2; i < n; i++){
- for(int j = 2; j * j <= i; j++){//平方小于即可
- if(i % j == 0){
- continue loop;
- }
- }
- count++;
- }
- return count;
- }
- @Test
- public void test(){
- // int n=10;
- // int n=2;
- int n=499979;
- // System.out.println(countPrimes1(n));
- System.out.println(countPrimes2(n));
- // System.out.println(countPrimes(n));
- }
- }
10.8缺失数字【这个题目里面可以看到算法的优美之处,令人赏心悦目】
给定一个包含 0, 1, 2, ..., n
中 n 个数的序列,找出 0 .. n 中没有出现在序列中的那个数。
一步步优化算法的过程,很有成就感。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- import java.util.Arrays;
- public class Solution8 {
- //1,暴力法:先排序、在逐位判断是否为其地址值,不是的话就直接输出当前地址值,
- // 全部都正确的话就直接输出nums的长度值,相当于后面+1
- //时间复杂度为O(nlogn+n)
- public int missingNumber1(int[] nums) {
- int len=nums.length;
- Arrays.sort(nums);
- for(int i=0;i<len;i++){
- if(nums[i]!=i){
- return i;
- }
- }
- return len;
- }
- //2,开辟额外空间进行辅助,时间复杂度为O(n+n)
- public int missingNumber2(int[] nums) {
- int len=nums.length;
- boolean[] arr=new boolean[len+1];
- for(int i=0;i<len;i++){
- arr[nums[i]]=true;
- }
- for(int i=0;i<len+1;i++){
- if(!arr[i]){
- return i;
- }
- }
- return 0;
- }
- //3,使用异或求解法!很优美的一种解决办法,并且也不开辟大量的新空间,算法复杂度为O(n)
- public int missingNumber(int[] nums) {
- int temp=0,len=nums.length;
- for(int i=0;i<len;i++){
- temp^=i;
- temp^=nums[i];
- }
- temp^=len;
- return temp;
- }
- @Test
- public void test(){
- // int[] nums={9,6,4,2,3,5,7,0,1};
- int[] nums={3,0,1};
- System.out.println(missingNumber(nums));
- }
- }
10.9 3的幂【本以为这么简单的问题应该没什么,捷径,但是还是有大佬另辟蹊径】
给定一个整数,写一个函数来判断它是否是 3 的幂次方。
- package com.cnblogs.mufasa.QA10_math;
- import org.junit.Test;
- public class Solution9 {
- //1,暴力法:直接上手就是除
- public boolean isPowerOfThree1(int n) {
- if(n<=0){
- return false;
- }
- while (n!=0){
- if(n==1){
- return true;
- }else if(n%3!=0){
- return false;
- }else {
- n/=3;
- }
- }
- return true;
- }
- //2,暴力法的基础上更加,优雅的coding
- public boolean isPowerOfThree2(int n){
- if(n<1) return false;
- while(n%3 == 0){
- n /= 3;
- }
- return n == 1;
- }
- //3,还有其他更加优雅的方法吗?!!
- //还真有更加厉害的解法,很厉害,很赞
- public boolean isPowerOfThree3(int n) {
- //3的阶乘的int最大值与n取模,为0代表是3的阶乘
- return (n>0 && 1162261467 % n == 0);
- }
- @Test
- public void test(){
- // int n=45;
- // int n=2;
- int n=27;
- System.out.println(isPowerOfThree1(n));
- System.out.println(isPowerOfThree2(n));
- System.out.println(isPowerOfThree3(n));
- }
- }
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