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本篇记录了leetcode的hot100的解题思路。

哈希

字母异位词

给你一个字符串数组,请你将 字母异位词 组合在一起。可以按任意顺序返回结果列表。

字母异位词 是由重新排列源单词的所有字母得到的一个新单词。

示例 1:

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输入: strs = ["eat", "tea", "tan", "ate", "nat", "bat"]
输出: [["bat"],["nat","tan"],["ate","eat","tea"]]

思路:遍历每一个字符串,对其排序得到newstr,利用一个hashmap,key为排序后的字符串newstr,value为排序为newstr的字符串,如果map里面没有newstr,则创建一个list并添加当前遍历的字符串,如果已经有了newstr,则将当前遍历的字符串加入进去。遍历完后map里面的key就是答案。

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class Solution {
public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {
List<List<String>> res=new ArrayList<>();
Map<String,List<String>> map=new HashMap<>();
for(String s:strs){
char str[]=s.toCharArray();
Arrays.sort(str);
String newstr=new String(str);
if(map.containsKey(newstr)){
map.get(newstr).add(s);
}else{
List<String> a=new ArrayList<>();
a.add(s);
map.put(newstr,a);
}
}
for(Map.Entry<String,List<String>> entry:map.entrySet()){
res.add(entry.getValue());
}
return res;
}
}

最长连续序列

给定一个未排序的整数数组 nums ,找出数字连续的最长序列(不要求序列元素在原数组中连续)的长度。

请你设计并实现时间复杂度为 O(n) 的算法解决此问题。

示例 1:

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输入:nums = [100,4,200,1,3,2]
输出:4
解释:最长数字连续序列是 [1, 2, 3, 4]。它的长度为 4。

思路:先利用set去重。遍历set,找到起始元素,如果遍历到num,且存在num-1。则num不是起始元素。找到起始元素后以此判断num+1是否存在,如果存在,更新最长长度。

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class Solution {
public int longestConsecutive(int[] nums) {
Set<Integer> set=new HashSet<>();
for(int num:nums){
set.add(num);
}
int max=0;
for(int num:set){
if(set.contains(num-1)){
continue;
}
int cur=1;
int data=num;
while(set.contains(data+1)){
cur++;
data++;

}
max=Math.max(cur,max);
}
return max;

}
}

双指针

移动零

给定一个数组 nums,编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾,同时保持非零元素的相对顺序。

请注意 ,必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。

示例 1:

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输入: nums = [0,1,0,3,12]
输出: [1,3,12,0,0]

思路:看似移动0,实则移动非0。两个指针i,j。i再左边占着非0元素的坑,j在右边找0元素。找到了就交换,交换后i所占的坑就不是非0元素的坑了,则需要++;

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class Solution {
public void moveZeroes(int[] nums) {
int i = 0, j = 0;
while (j < nums.length) {
if (nums[j] != 0) {
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[j];
nums[j] = temp;
i++;
}
j++;
}

}
}

三数之和

给你一个整数数组 nums ,判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != ji != kj != k ,同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请你返回所有和为 0 且不重复的三元组。

注意:答案中不可以包含重复的三元组。

示例 1:

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输入:nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出:[[-1,-1,2],[-1,0,1]]
解释:
nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2] 。
注意,输出的顺序和三元组的顺序并不重要。

思路:固定一个数,变成两数之和。先对数组排序。定义i,left,right。对应first,second,third。等价于0-first=second+third。

定义target=0-first,如果target<second+third,说明second+third要减小,则right–。如果target>second+third,说明second+third要增大,则left++。如果target=second+third,则找到了这样的三元组,找到之后,如果left前面后right后面又重复的元素,则要进行去重。第一轮结束后,第二轮开始就要判断first是否重复,也要进行去重。

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class Solution {
public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
Arrays.sort(nums);
for(int i=0;i<nums.length-2;i++){
int first=nums[i];
if(first>0){
break;
}
if(i>0&&nums[i]==nums[i-1]){
continue;
}
int left=i+1;
int right=nums.length-1;
while(left<right){
int target=0-first;
int second=nums[left];
int third=nums[right];
if(target<second+third){
right--;
}else if(target>second+third){
left++;
}else{
List<Integer> list=new ArrayList<>();
Collections.addAll(list,first,second,third);
res.add(list);
while(left<right&&nums[left]==nums[left+1]){
left++;
}
left++;
while(left<right&&nums[right]==nums[right-1]){
right--;
}
right--;
}
}
}
return res;
}
}

接雨水

给定 n 个非负整数表示每个宽度为 1 的柱子的高度图,计算按此排列的柱子,下雨之后能接多少雨水。

示例 1:

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输入:height = [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1]
输出:6
解释:上面是由数组 [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1] 表示的高度图,在这种情况下,可以接 6 个单位的雨水(蓝色部分表示雨水)。

思路:填坑法:如果下一场大雨,这些柱子被填满后最高的柱子往两侧都是单调的,左侧是递增,右侧是递减,那么为什么可以依据这个规则求出填满后的状态,然后减去初始状态就是答案。

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class Solution {
public int trap(int[] height) {
//0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1
//0,1,1,2,2,2,2,3,2,2,2,1
// int orig[]=new int[height.length];
// for(int i=0;i<height.length;i++){
// orig[i]=height[i];
// }
int max=0,index=0;
for(int i=0;i<height.length;i++){
if(height[i]>max){
max=height[i];
index=i;
}
}
int res=0;
for(int i=1;i<index;i++){
if(height[i]<height[i-1]){
res=res+height[i-1]-height[i];
height[i]=height[i-1];
}
}
for(int i=height.length-2;i>index;i--){
if(height[i]<height[i+1]){
res=res+height[i+1]-height[i];
height[i]=height[i+1];
}
}
// int res=0;
// for(int i=0;i<height.length;i++){
// res=res+height[i]-orig[i];
// }
return res;


}
}

滑动窗口

无重复字符的最长子串

给定一个字符串 s ,请你找出其中不含有重复字符的 最长 子串 的长度。

示例 1:

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输入: s = "abcabcbb"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "abc",所以其长度为 3。

思路:滑动窗口通式:

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定义窗口状态为无重复字符,用一个map来记录字符个数。

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class Solution {
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
int map[] = new int[200];
char str[] = s.toCharArray();
int res = 0;
for (int left = 0, right = 0; right < s.length(); right++) {
map[str[right]]++;
while (map[str[right]] > 1) {
map[str[left]]--;
left++;
}
res = Math.max(res, right - left + 1);
}
return res;
}
}

找到字符串中所有字母异位词

给定两个字符串 sp,找到 s 中所有 p异位词 的子串,返回这些子串的起始索引。不考虑答案输出的顺序。

示例 1:

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输入: s = "cbaebabacd", p = "abc"
输出: [0,6]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "cba", 它是 "abc" 的异位词。
起始索引等于 6 的子串是 "bac", 它是 "abc" 的异位词。

思路:小技巧:将map初始化为p的字符数量,加入窗口时做的是–,当遇到不是p中的字符数,会变成负数。

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class Solution {
public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {
int map[] = new int[300];
char str[] = s.toCharArray();
for (Character ch : p.toCharArray()) {
map[ch]++;
}
List<Integer> res = new ArrayList<>();
for (int left = 0, right = 0; right < s.length(); right++) {
map[str[right]]--;
while (map[str[right]] < 0) {
map[str[left]]++;
left++;
}
if (right - left + 1 == p.length()) {
res.add(left);
}
}
return res;
}
}

最小覆盖子串

给你一个字符串 s 、一个字符串 t 。返回 s 中涵盖 t 所有字符的最小子串。如果 s 中不存在涵盖 t 所有字符的子串,则返回空字符串 ""

注意:

  • 对于 t 中重复字符,我们寻找的子字符串中该字符数量必须不少于 t 中该字符数量。
  • 如果 s 中存在这样的子串,我们保证它是唯一的答案。

示例 1:

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输入:s = "ADOBECODEBANC", t = "ABC"
输出:"BANC"
解释:最小覆盖子串 "BANC" 包含来自字符串 t 的 'A'、'B' 和 'C'。

思路:直接看代码:

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class Solution {
public String minWindow(String s, String t) {
char str[] = s.toCharArray();
int map[] = new int[300];
for (char ch : t.toCharArray()) {
map[ch]++;
}
int resleft = 0, resright = s.length();
int count = 0;
for (int left = 0, right = 0; right < s.length(); right++) {
map[str[right]]--;
if (map[str[right]] >= 0) {
count++;
}
while (count == t.length()) {
if (resright - resleft > right - left) {
resleft = left;
resright = right;
}

if (map[str[left]] >= 0) {
count--;
}
map[str[left]]++;

left++;

}
}

return resright == str.length ? "" : s.substring(resleft, resright + 1);
}
}

子串

和为 K 的子数组

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,请你统计并返回 该数组中和为 k 的子数组的个数

子数组是数组中元素的连续非空序列。

示例 1:

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输入:nums = [1,1,1], k = 2
输出:2

思路:求子数组的和,首先想到前缀和,等价与求prefix[j]-prefix[i-1]=k ==> prefix[j]-k=prefix[i-1]==》两数之和

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class Solution {
public int subarraySum(int[] nums, int k) {
int n = nums.length;
int prefixSum[] = new int[n];
int sum = 0;
int count = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
sum = sum + nums[i];
prefixSum[i] = sum;
}

Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
map.put(0, 1);
for (int num : prefixSum) {
if (map.containsKey(num - k)) {
count = count + map.get(num - k);
}
map.put(num, map.getOrDefault(num, 0) + 1);
}
return count;
}
}

滑动窗口最大值

给你一个整数数组 nums,有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

返回 滑动窗口中的最大值

示例 1:

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输入:nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], k = 3
输出:[3,3,5,5,6,7]

思路:维护一个双端队列,且要是从左(尾)到右(头)是单调的。看代码

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class Solution {
public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
int n = nums.length;
int res[] = new int[n - k + 1];
Deque<Integer> q = new ArrayDeque<>();
int index = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
//判断队列的最大值是否还在当前窗口
while (!q.isEmpty() && q.peekFirst() < i - k + 1) {
q.pollFirst();
}
//维护单调队列
while (!q.isEmpty() && nums[i] > nums[q.peekLast()]) {
q.pollLast();
}
q.addLast(i);
//到了收集的位置才收集
if (i - k + 1 >= 0) {
res[index++] = nums[q.peekFirst()];
}
}
return res;
}
}

普通数组

最大子数组和

给你一个整数数组 nums ,请你找出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。

子数组是数组中的一个连续部分。

示例 1:

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输入:nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出:6
解释:连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6 。

思路1:前缀和,题目求nums[i,j]的最大值,等价于求prefixSum[j]-prefixSum[i-1]的最大值。

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class Solution {
public int maxSubArray(int[] nums) {

int prefixSum[] = new int[nums.length];
prefixSum[0] = nums[0];
for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
prefixSum[i] = prefixSum[i - 1] + nums[i];
}

int max = Integer.MIN_VALUE;
int min = 0;
for (int num : prefixSum) {
max = Math.max(max, num - min);
min = Math.min(min, num);
}
return max;
}
}

思路2:动态规划:dp[i]表示以nums[i]结尾的连续子数组最大和。

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转移方程:dp[i]=nums[i]+max(d[i-1],0)
如果dp[i-1]是负数,则是负优化,舍弃。
如果dp[i-1]是正数,则是正优化,加上。
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class Solution {
public int maxSubArray(int[] nums) {

int dp[]=new int[nums.length];
dp[0]=nums[0];
int max=dp[0];
for(int i=1;i<nums.length;i++){
dp[i]=nums[i]+Math.max(0,dp[i-1]);
max=Math.max(max,dp[i]);
}
return max;

}
}

空间优化:dp[i]只依赖于dp[i-1],所以可以不用数组,用一个变量premax=nums[i]+Math.max(0,premax);右侧的premax就是先前的值,左侧的premax就是等待更新的值。

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class Solution {
public int maxSubArray(int[] nums) {

int max = nums[0];
int premax = nums[0];
for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
premax = nums[i] + Math.max(0, premax);
max = Math.max(max, premax);
}
return max;

}
}

合并区间

以数组 intervals 表示若干个区间的集合,其中单个区间为 intervals[i] = [starti, endi] 。请你合并所有重叠的区间,并返回 一个不重叠的区间数组,该数组需恰好覆盖输入中的所有区间

示例 1:

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输入:intervals = [[1,3],[2,6],[8,10],[15,18]]
输出:[[1,6],[8,10],[15,18]]
解释:区间 [1,3] 和 [2,6] 重叠, 将它们合并为 [1,6].

思路:先对数组排序,排序规则为按照第一个元素排序。排序之后把第一个元素加入到一个集合里,然后遍历后面的数组,如果集合的最后一个数组的[1]>=当前遍历数组的[0],说明这两个数组可以合并,集合的最后一个数组的[1]=这两个数组的[1]的最大值。如果不能合并就直接加入到集合里,最后把集合转成数组。

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class Solution {
public int[][] merge(int[][] intervals) {
Arrays.sort(intervals, (a, b) -> a[0] - b[0]);
List<int[]> res = new ArrayList<>();
res.add(intervals[0]);
for (int i = 1; i < intervals.length; i++) {
int listEnd[] = res.get(res.size() - 1);
int interval[] = intervals[i];
if (listEnd[1] >= interval[0]) {
listEnd[1] = Math.max(listEnd[1], interval[1]);
} else {
res.add(interval);
}
}
return res.toArray(new int[res.size()][2]);
}
}

轮转数组

给定一个整数数组 nums,将数组中的元素向右轮转 k 个位置,其中 k 是非负数。

示例 1:

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输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3
输出: [5,6,7,1,2,3,4]

思路1:先将整个数组翻转,再翻转0到k-1,再翻转k到n-1;注意k>n的的话要取余。

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class Solution {
public void rotate(int[] nums, int k) {
int n = nums.length;

reverse(nums, 0, n - 1);
reverse(nums, 0, k % n - 1);
reverse(nums, k % n, n - 1);
}

public void reverse(int nums[], int i, int j) {
while (i < j) {
swap(nums, i, j);
i++;
j--;
}
}

public void swap(int nums[], int i, int j) {
int temp = nums[j];
nums[j] = nums[i];
nums[i] = temp;
}
}

思路2:原地打转(环形替换):将数组看成一个环,每一个元素都有一个目标值,环上的元素依次向右移动,直到回到原点。

用cur记录当前位置(最开始是start=0),pre保存当前位置的值,计算出下一个位置的值nextIndex,把下一个位置的值先保存在temp中,再替换成pre,然后cur移动到nextIndex重复下一次,没移动一次就技术一次,每个元素都操作完成后就结束循环。

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class Solution {
public void rotate(int[] nums, int k) {
int n = nums.length;
k = k % n;
int count = 0;
int start = 0;
while (count < n) {
int cur = start;
int pre = nums[cur];
do {
int nextIndex = (cur + k) % n;
int temp = nums[nextIndex];
nums[nextIndex] = pre;
pre = temp;
cur = nextIndex;
count++;
} while (cur != start);
start++;
}
}

}

除自身以外数组的乘积

给你一个整数数组 nums,返回 数组 answer ,其中 answer[i] 等于 nums 中除 nums[i] 之外其余各元素的乘积 。

题目数据 保证 数组 nums之中任意元素的全部前缀元素和后缀的乘积都在 32 位 整数范围内。

不要使用除法,且在 O(n) 时间复杂度内完成此题。

示例 1:

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输入: nums = [1,2,3,4]
输出: [24,12,8,6]

思路1:构造前后缀数组,定义leftFix[i]表示nums[i]的前缀乘积(不包含nums[i]),同理构造rightFix[]。res就是leftFix和rightFix相乘。

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class Solution {
public int[] productExceptSelf(int[] nums) {
int n = nums.length;
int leftFix[] = new int[n];
int rightFix[] = new int[n];
leftFix[0] = 1;
rightFix[n - 1] = 1;
for (int i = 1; i < n; i++) {
leftFix[i] = leftFix[i - 1] * nums[i - 1];
}

for (int j = n - 2; j >= 0; j--) {
rightFix[j] = rightFix[j + 1] * nums[j + 1];
}

int res[] = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
res[i] = leftFix[i] * rightFix[i];
}
return res;
}
}

思路2:空间优化:不用额外定义两个数组,第一次遍历后顺便求出前缀乘积,第二次遍历顺便求出后缀乘积。

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class Solution {
public int[] productExceptSelf(int[] nums) {
int n = nums.length;
int res[] = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
res[i] = 1;
}
int left = 1;
int right = 1;
for (int i = 0; i < n; i++) {
res[i] = res[i] * left;
left = left * nums[i];
}
for (int j = n - 1; j >= 0; j--) {
res[j] = res[j] * right;
right = right * nums[j];
}
return res;
}
}

缺失的第一个正数

给你一个未排序的整数数组 nums ,请你找出其中没有出现的最小的正整数。

请你实现时间复杂度为 O(n) 并且只使用常数级别额外空间的解决方案。

示例 1:

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输入:nums = [3,4,-1,1]
输出:2
解释:1 在数组中,但 2 没有。

思路:原地哈希。既然是找最小的正整数,所以我们只关心[1,n]。对于理想情况下标0处的位置是1,下标1处的位置是2。。。。。。

所以遍历数组时候,我们把当前处于[1,n]内的元素放在他理想情况的位置,其他的不管。这样处理后得到的数组就会是1,2,。。。。这样的,我们按顺序遍历,当出现顺序不对的时候,说明缺失的最小的正整数就是他。

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class Solution {
public int firstMissingPositive(int[] nums) {
/**
0 1 2 3
1 -1 3 4

*/
int n = nums.length;
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (nums[i] < 1 || nums[i] > n) {
continue;
}
if (nums[i] != nums[nums[i] - 1]) {
swap(nums,i,nums[i]-1);


i--;
}
}
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (nums[i] != i + 1) {
return i + 1;
}
}
return n + 1;
}

public static void swap(int[] a, int i, int j) {
int temp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = temp;
}
}

矩阵

矩阵置零

给定一个 *m* x *n* 的矩阵,如果一个元素为 0 ,则将其所在行和列的所有元素都设为 0 。请使用 原地 算法

示例 1:

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输入:matrix = [[1,1,1],[1,0,1],[1,1,1]]
输出:[[1,0,1],[0,0,0],[1,0,1]]

思路1:用两个行列数组来标记哪一行哪一列有0:

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class Solution {
public void setZeroes(int[][] matrix) {
int m = matrix.length;
int n = matrix[0].length;
int hang[] = new int[matrix.length];
int lie[] = new int[matrix[0].length];
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (matrix[i][j] == 0) {
hang[i] = 1;
lie[j] = 1;
}
}
}
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (hang[i] == 1) {
matrix[i][j] = 0;
}
if (lie[j] == 1) {
matrix[i][j] = 0;
}
}
}
}
}

空间优化:不用额外数组,直接利用第一行和第一列

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class Solution {
public void setZeroes(int[][] matrix) {
boolean hang=false;
boolean lie=false;
int m=matrix.length,n=matrix[0].length;
//提前记录第一行和第一列是否有0
for(int i=0;i<m;i++){
if(matrix[i][0]==0){
lie=true;
break;
}
}
for(int i=0;i<n;i++){
if(matrix[0][i]==0){
hang=true;
break;
}
}
//遍历内部,遇到0,把队友的行和列标记再第一行和第一列
for(int i=1;i<m;i++){
for(int j=1;j<n;j++){
if(matrix[i][j]==0){
matrix[0][j]=0;
matrix[i][0]=0;
}
}
}

for(int i=1;i<m;i++){
if(matrix[i][0]==0){
for(int j=0;j<n;j++){
matrix[i][j]=0;
}
}
}
//遍历第一行和列,遇到0,把该行和列置0;
for(int i=1;i<n;i++){
if(matrix[0][i]==0){
for(int j=0;j<m;j++){
matrix[j][i]=0;
}
}
}
//处理第一行和列
if(hang){
for(int i=0;i<n;i++){
matrix[0][i]=0;
}
}
if(lie){
for(int i=0;i<m;i++){
matrix[i][0]=0;
}
}
}
}

螺旋矩阵

给你一个 mn 列的矩阵 matrix ,请按照 顺时针螺旋顺序 ,返回矩阵中的所有元素。

示例 1:

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输入:matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
输出:[1,2,3,6,9,8,7,4,5]

思路:从上->右->下->左遍历

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class Solution {
public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
List<Integer> res = new ArrayList<>();
int left = 0, top = 0, right = matrix[0].length - 1, down = matrix.length - 1;
while (left <= right && top <= down) {
for (int i = left; i <= right; i++) {
res.add(matrix[top][i]);
}
top++;
for (int i = top; i <= down; i++) {
res.add(matrix[i][right]);
}
right--;

if (top <= down) {
for (int i = right; i >= left; i--) {
res.add(matrix[down][i]);
}
down--;
}

if (left <= right) {
for (int i = down; i >= top; i--) {
res.add(matrix[i][left]);
}
left++;
}
}
return res;
}
}

旋转图像

给定一个 n × n 的二维矩阵 matrix 表示一个图像。请你将图像顺时针旋转 90 度。

你必须在** 原地** 旋转图像,这意味着你需要直接修改输入的二维矩阵。请不要 使用另一个矩阵来旋转图像。

示例 1:

img

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输入:matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
输出:[[7,4,1],[8,5,2],[9,6,3]]

思路1:先对角线翻转再垂直翻转,或者先水平翻转再对角线翻转;

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class Solution {
public void rotate(int[][] matrix) {
int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
int left = 0, right = n - 1;
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = i; j < n; j++) {
int temp = matrix[i][j];
matrix[i][j] = matrix[j][i];
matrix[j][i] = temp;
}
}
while (left < right) {
for (int i = 0; i < m; i++) {
int temp = matrix[i][left];
matrix[i][left] = matrix[i][right];
matrix[i][right] = temp;
}
left++;
right--;
}

}
}

思路2:缩圈法:看代码推导

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class Solution {
public void rotate(int[][] matrix) {
int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
//1 2 3 4 5 6 7 8
//(i,j)->(j,n-1-i);
//(j,n-1-i)->(n-1-i,n-1-j);
//(n-1-i,n-1-j)->(n-1-j,i);
//(n-1-j,i)->(i,j);
for (int i = 0; i < m / 2; i++) {
for (int j = i; j < n - 1 - i; j++) {
int temp = matrix[i][j];
matrix[i][j] = matrix[n - 1 - j][i];
matrix[n - 1 - j][i] = matrix[n - 1 - i][n - 1 - j];
matrix[n - 1 - i][n - 1 - j] = matrix[j][n - 1 - i];
matrix[j][n - 1 - i] = temp;
}
}

}
}

搜索二维矩阵 II

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。

示例 1:

img

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输入: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]], target = 5
输出:true

思路: //观察到右上角元素是这一行的最大值,是这一列的最小值。利用这个思想来进行伪二分

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class Solution {
public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
//观察到右上角元素是这一行的最大值,是这一列的最小值。
int m = matrix.length;//1
int n = matrix[0].length;//2
int right = n - 1;
int top = 0;
while (right >= 0 && top <= m - 1) {
if (matrix[top][right] == target) {
return true;
} else if (matrix[top][right] > target) {
right--;
} else {
top++;
}
}
return false;
}
}

链表

相交链表

给你两个单链表的头节点 headAheadB ,请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点,返回 null

图示两个链表在节点 c1 开始相交

img

题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。

思路1:计算两个链表长度,让长的链表走差值。

思路2:用一个集合存储其中一个链表的路径,走第二个链表时判断当前节点是否在集合中。

思路3:走你走过的路:

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode* headA,
struct ListNode* headB) {
struct ListNode* A = headA;
struct ListNode* B = headB;
while (A != B) {
A = A ? A->next : headB;
B = B ? B->next : headA;
}
return A;
}

反转链表

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。

示例 1:

img

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输入:head = [1,2,3,4,5]
输出:[5,4,3,2,1]

思路:没什么好说的:

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
struct ListNode* dum = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
struct ListNode* p = head;
dum->next = NULL;
while (p) {
struct ListNode* q = p->next;
p->next = dum->next;
dum->next = p;
p = q;
}
return dum->next;
}

回文链表

给你一个单链表的头节点 head ,请你判断该链表是否为回文链表。如果是,返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

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输入:head = [1,2,2,1]
输出:true

思路:用快慢指针找到中间节点,把中间节点后面翻转,然后对比。

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* reverse(struct ListNode* head) {
struct ListNode* dum = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
dum->next = NULL;
struct ListNode* p = head;
while (p) {
struct ListNode* q = p->next;
p->next = dum->next;
dum->next = p;
p = q;
}
return dum->next;
}
bool isPalindrome(struct ListNode* head) {
struct ListNode* slow = head;
struct ListNode* fast = head;
while (fast->next && fast->next->next) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
}
struct ListNode* re = reverse(slow->next);
slow->next = re;
struct ListNode* p = slow->next;
while (p) {
if (p->val != head->val) {
return false;
}
p = p->next;
head = head->next;
}
return true;
}

环形链表

给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。注意:pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false

示例 1:

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输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

思路:快慢指针:龟兔一直赛跑,兔子总是能追上龟:

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
bool hasCycle(struct ListNode* head) {
if (head == NULL) {
return false;
}
struct ListNode* slow = head;
struct ListNode* fast = head;
while (fast->next && fast->next->next) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if (slow == fast) {
return true;
}
}
return false;
}

环形链表 II

给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos-1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

示例 1:

img

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输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

思路:image-20250619172919244

当 n=1 时(快指针恰好比慢指针多走一圈):此时a=c,即:头节点到环入口的距离 = 相遇点到环入口的距离

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head) {
if (!head)
return NULL;
struct ListNode* slow = head;
struct ListNode* fast = head;
while (fast->next && fast->next->next) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if (slow == fast) {
while (slow != head) {
slow = slow->next;
head = head->next;
}
return slow;
}
}
return NULL;
}

合并两个有序链表

将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

示例 1:

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输入:l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出:[1,1,2,3,4,4]

思路:没什么好说的

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
struct ListNode* head = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
head->next = NULL;
struct ListNode* p = head;
while (list1 && list2) {
if (list1->val < list2->val) {
p->next = list1;
list1 = list1->next;

} else {
p->next = list2;
list2 = list2->next;
}
p = p->next;
}
p->next = list1 ? list1 : list2;
return head->next;
}

两数相加

给你两个 非空 的链表,表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的,并且每个节点只能存储 一位 数字。

请你将两个数相加,并以相同形式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外,这两个数都不会以 0 开头。

示例 1:

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输入:l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]
输出:[7,0,8]
解释:342 + 465 = 807.

思路:就是一个模拟十进制进位的过程,没什么好说的,提前把进位设置为0:

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* addTwoNumbers(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2) {
// 2 4 3 8 9 9
// 5 9 6
// 7 3 0 9 9 9
struct ListNode* p = l1;
struct ListNode* q = l2;
struct ListNode* head = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));

head->next = NULL;
struct ListNode* r = head;
int jin = 0;

while (p || q) {
int a = p ? p->val : 0;
int b = q ? q->val : 0;
int sum = (a + b + jin);
int res = sum % 10;
jin = sum / 10;
struct ListNode* node =
(struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
node->val = res;
node->next = r->next;
r->next = node;
r = node;

if (p)
p = p->next;
if (q)
q = q->next;
}
if (jin == 1) {
struct ListNode* node =
(struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
node->val = 1;
node->next = r->next;
r->next = node;
r = node;
}
return head->next;
}

删除链表的倒数第 N 个结点

给你一个链表,删除链表的倒数第 n 个结点,并且返回链表的头结点。

示例 1:

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输入:head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出:[1,2,3,5]

思路:先让一个指针p走n次,然后再让另一个指针first和p同步走,当p走到尾节点时,first的下一个节点就是要删除的;

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* removeNthFromEnd(struct ListNode* head, int n) {
struct ListNode* dum = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
dum->next = head;
struct ListNode* p = dum;
for (int i = 0; i < n; i++) {
p = p->next;
}
struct ListNode* first = dum;
while (p->next) {
p = p->next;
first = first->next;
}
first->next = first->next->next;
return dum->next;
}

两两交换链表中的节点

给你一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题(即,只能进行节点交换)。

示例 1:

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输入:head = [1,2,3,4]
输出:[2,1,4,3]

思路:理想情况是两两交换,看图:

image-20250620005028935

两两成对时,最后p为空;结束循环。

image-20250620005016434

有一个单独节点时,p存在、q为空,其实就不同调整,也就是不管了,直接结束循环。

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* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* swapPairs(struct ListNode* head) {
//[] 1 2 3 4
//[] 2 1 3 4
if (!head)
return head;
if (head->next == NULL) {
return head;
}
struct ListNode* dum = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
dum->next = head;
struct ListNode* pre = dum;
struct ListNode* p = pre->next;
struct ListNode* q = pre->next->next;
while (p && q) {
p->next = q->next;
q->next = pre->next;
pre->next = q;
pre = q->next;
p = pre->next;
if (p)
q = p->next;
}
return dum->next;
}

随机链表的复制

给你一个长度为 n 的链表,每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ,该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n全新 节点组成,其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点,并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点

例如,如果原链表中有 XY 两个节点,其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 xy ,同样有 x.random --> y

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示:

  • val:一个表示 Node.val 的整数。
  • random_index:随机指针指向的节点索引(范围从 0n-1);如果不指向任何节点,则为 null

你的代码 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1:

img

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输入:head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出:[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

思路:特别恶心的一道题,编译器不告诉你哪里空指针。填充链表。

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/**
* Definition for a Node.
* struct Node {
* int val;
* struct Node *next;
* struct Node *random;
* };
*/

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
// 先不填充random
struct Node* dum = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
dum->next = head;
struct Node* p = dum->next;
while (p) {
struct Node* node = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
// 特别注意要初始化random
node->random = NULL;
node->val = p->val;
node->next = p->next;
p->next = node;
p = node->next;
}
p = dum->next;

while (p) {
// 特别注意
if (p->random != NULL) {
p->next->random = p->random->next;
}
p = p->next->next;
}
struct Node* s = dum;
// 特别注意,编译器不告诉你哪里空指针
while (s && s->next) {
s->next = s->next->next;
s = s->next;
}
return dum->next;
}

排序链表

给你链表的头结点 head ,请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表

示例 1:

img

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输入:head = [4,2,1,3]
输出:[1,2,3,4]

思路:细节点:空指针的判断,可以一个一个试

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* merge(struct ListNode* pre, struct ListNode* l1,
struct ListNode* l2);
struct ListNode* sortList(struct ListNode* head) {
struct ListNode* dum = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
dum->next = head;
struct ListNode* p = head;
int length = 0;
while (p) {
length++;
p = p->next;
}

for (int len = 1; len < length; len = len * 2) {
struct ListNode* pre = dum;
struct ListNode* cur = dum->next;
while (cur) {
struct ListNode* left = cur;
for (int i = 1; i < len && cur->next; i++) {
cur = cur->next;
}
struct ListNode* right = cur->next;
cur->next = NULL;
cur = right;
for (int i = 1; i < len && cur && cur->next; i++) {
cur = cur->next;
}
struct ListNode* next = NULL;
if (cur) {
next = cur->next;
cur->next = NULL;
}

pre = merge(pre, left, right);
cur = next;
}
}
return dum->next;
}

struct ListNode* merge(struct ListNode* pre, struct ListNode* l1,
struct ListNode* l2) {
while (l1 && l2) {
if (l1->val < l2->val) {
pre->next = l1;
l1 = l1->next;
} else {
pre->next = l2;
l2 = l2->next;
}
pre = pre->next;
}
pre->next = l1 ? l1 : l2;
while (pre->next) {
pre = pre->next;
}
return pre;
}

合并 K 个升序链表

给你一个链表数组,每个链表都已经按升序排列。

请你将所有链表合并到一个升序链表中,返回合并后的链表。

示例 1:

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输入:lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]]
输出:[1,1,2,3,4,4,5,6]

思路1:采用归并排序的思想:

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/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* merge(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2);
struct ListNode* mergeSort(struct ListNode** lists, int low, int high);
struct ListNode* mergeKLists(struct ListNode** lists, int listsSize) {
if (!lists || listsSize == 0)
return NULL;

return mergeSort(lists, 0, listsSize - 1);
}
struct ListNode* mergeSort(struct ListNode** lists, int low, int high) {
if (low >= high) {
return lists[low];
}
int mid = (low + high) / 2;
struct ListNode* l1 = mergeSort(lists, low, mid);
struct ListNode* l2 = mergeSort(lists, mid + 1, high);
return merge(l1, l2);
}
struct ListNode* merge(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2) {
struct ListNode* dum = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
dum->next = NULL;
struct ListNode* p = dum;
while (l1 && l2) {
if (l1->val < l2->val) {
p->next = l1;
l1 = l1->next;
} else {
p->next = l2;
l2 = l2->next;
}
p = p->next;
}
p->next = l1 ? l1 : l2;
return dum->next;
}

思路2:利用java的小根堆,把所有节点插入到小根堆

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/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
PriorityQueue<ListNode> q = new PriorityQueue<>((a, b) -> a.val - b.val);
for (ListNode list : lists) {
while (list != null) {
q.add(list);
list = list.next;
}
}

ListNode head = new ListNode();
head.next = null;
ListNode r = head;
while (!q.isEmpty()) {
ListNode node = q.poll();
node.next = r.next;
r.next = node;
r = node;
}
return head.next;
}

}

LRU 缓存

思路:也是非常恶心的题目:

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class LRUCache {
class Node {
int key;
int value;
Node pre;
Node next;

public Node(int key, int value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
}

private HashMap<Integer, Node> map;
private Node head;
private Node tail;
private int capacity;

public LRUCache(int capacity) {
this.capacity = capacity;
map = new HashMap<>();
head = new Node(-1, -1);
tail = new Node(-1, -1);
head.next = tail;
tail.pre = head;
}

public int get(int key) {
//先查询,如果存在,先更新双链表,再返回;
//不存在,返回-1
Node p = map.get(key);
if (p == null) {
return -1;
}
movetofirst(p);
return p.value;
}

public void put(int key, int value) {
/**
先查询是否有这个key
如果有这个key,更新value的值。
如果没有这个key,先判断map 的容量满没满;
如果满的,先删除尾节点和队友的map,再put,再更新链表
如果没满,则put,再更新链表
*/
Node p = map.get(key);
if (p == null) {
Node newnode = new Node(key, value);
if (map.size() >= capacity) {
Node q = deleteTail();
map.remove(q.key);

}
map.put(key, newnode);
addtoHead(newnode);

} else {
p.value = value;
map.put(key, p);
movetofirst(p);
}
}

//新增节点到头部;
public void addtoHead(Node node) {
node.next = head.next;
node.pre = head;
head.next = node;
head.next.next.pre = node;
}

//删除指定节点
public void delete(Node node) {
node.pre.next = node.next;
node.next.pre = node.pre;
}

//移动指定节点到头部
public void movetofirst(Node node) {
delete(node);
addtoHead(node);
}

//删除并返回末尾节点;
public Node deleteTail() {
Node p = tail.pre;
delete(tail.pre);
return p;
}
}

/**
* Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
* LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
* int param_1 = obj.get(key);
* obj.put(key,value);
*/

二叉树

二叉树的中序遍历

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/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
* int val;
* struct TreeNode *left;
* struct TreeNode *right;
* };
*/
/**
* Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
*/
void zhongxu(struct TreeNode* root, int* res, int* returnSize);
int* inorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {
int* res = (int*)malloc(sizeof(int) * 1000);
*returnSize = 0;
zhongxu(root, res, returnSize);
return res;
}
void zhongxu(struct TreeNode* root, int* res, int* returnSize) {
if (root == NULL) {
return;
}
zhongxu(root->left, res, returnSize);
res[(*returnSize)++] = root->val;
zhongxu(root->right, res, returnSize);
}

二叉树的最近公共祖先

给定一个二叉树, 找到该树中两个指定节点的最近公共祖先。

百度百科中最近公共祖先的定义为:“对于有根树 T 的两个节点 p、q,最近公共祖先表示为一个节点 x,满足 x 是 p、q 的祖先且 x 的深度尽可能大(一个节点也可以是它自己的祖先)。”

示例 1:

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输入:root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 1
输出:3
解释:节点 5 和节点 1 的最近公共祖先是节点 3 。

思路:对于当前节点root:

  1. 如果root为空,返回null
  2. 如果root就是p或q,返回root
  3. 递归搜索左子树,得到left结果
  4. 递归搜索右子树,得到right结果
  5. 根据left和right的结果判断:
    • 如果left和right都不为空,说明p和q分别在左右子树,root就是LCA
    • 如果只有left不为空,说明p和q都在左子树,返回left
    • 如果只有right不为空,说明p和q都在右子树,返回right
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struct TreeNode* lowestCommonAncestor(struct TreeNode* root, struct TreeNode* p,
struct TreeNode* q) {
if (root == NULL)
return NULL;
if (root == p || root == q)
return root;
struct TreeNode* left = lowestCommonAncestor(root->left, p, q);
struct TreeNode* right = lowestCommonAncestor(root->right, p, q);
if (left != NULL && right != NULL) {
return root;
}
if (left) {
return left;
}

return right;
}

图论

岛屿数量

给你一个由 '1'(陆地)和 '0'(水)组成的的二维网格,请你计算网格中岛屿的数量。

岛屿总是被水包围,并且每座岛屿只能由水平方向和/或竖直方向上相邻的陆地连接形成。

此外,你可以假设该网格的四条边均被水包围。

示例 1:

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输入:grid = [
["1","1","1","1","0"],
["1","1","0","1","0"],
["1","1","0","0","0"],
["0","0","0","0","0"]
]
输出:1

思路:当我们找到一个’1’时,我们从这个位置开始”探索”:

  • 把当前位置标记为已访问(避免重复计算)
  • 递归地访问它的上下左右四个相邻位置
  • 如果相邻位置也是’1’且未被访问过,继续探索
  • 直到把整个岛屿都探索完

算法步骤:

  1. 遍历整个网格

  2. 当遇到一个’1’且未被访问过时:

    • 岛屿数量+1
    • 从这个位置开始DFS,把整个岛屿都标记为已访问
  3. 继续遍历剩余位置

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class Solution {
public int numIslands(char[][] grid) {
int nums = 0;
boolean[][] visited = new boolean[grid.length][grid[0].length];
int row = grid.length;
int col = grid[0].length;
for (int i = 0; i < row; i++) {
for (int j = 0; j < col; j++) {
if (grid[i][j] == '1' && visited[i][j] == false) {
nums++;
dfs(grid, i, j, visited);
}
}
}
return nums;
}

public void dfs(char[][] grid, int row, int col, boolean[][] visited) {
if (row < 0 || row >= grid.length)
return;
if (col < 0 || col >= grid[0].length)
return;
if (grid[row][col] != '1' || visited[row][col] == true)
return;

visited[row][col] = true;
dfs(grid, row - 1, col, visited);

dfs(grid, row + 1, col, visited);
dfs(grid, row, col + 1, visited);
dfs(grid, row, col - 1, visited);
}
}

腐烂的橘子

在给定的 m x n 网格 grid 中,每个单元格可以有以下三个值之一:

  • 0 代表空单元格;
  • 1 代表新鲜橘子;
  • 2 代表腐烂的橘子。

每分钟,腐烂的橘子 周围 4 个方向上相邻 的新鲜橘子都会腐烂。

返回 直到单元格中没有新鲜橘子为止所必须经过的最小分钟数。如果不可能,返回 -1

示例 1:

img

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输入:grid = [[2,1,1],[1,1,0],[0,1,1]]
输出:4

思路:多源BFS(广度优先搜索)同时逐层扩散

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class Solution {
public int orangesRotting(int[][] grid) {
int m = grid.length;
int n = grid[0].length;
int freshCount = 0;
Deque<int[]> q = new ArrayDeque<>();
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (grid[i][j] == 1) {
freshCount++;
} else if (grid[i][j] == 2) {
q.add(new int[] { i, j });
}
}
}

boolean hasFulan = false;
int minutes = 0;
int direction[][] = new int[][] { { -1, 0 }, { 1, 0 }, { 0, -1 }, { 0, 1 } };
while (!q.isEmpty()) {
int size = q.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
int lan[] = q.poll();
int row = lan[0];
int col = lan[1];
//检查四个方向
for (int j = 0; j < direction.length; j++) {
int newrow = row + direction[j][0];
int newcol = col + direction[j][1];
if (newrow < 0 || newrow > grid.length - 1 || newcol < 0 || newcol > grid[0].length - 1) {
continue;
} else {
if (grid[newrow][newcol] == 1) {
hasFulan = true;
grid[newrow][newcol] = 2;
freshCount--;
q.add(new int[] { newrow, newcol });
}
}
}

}
if (hasFulan) {
minutes++;
hasFulan = false;
}
}
return freshCount == 0 ? minutes : -1;
}
}

课程表

你这个学期必须选修 numCourses 门课程,记为 0numCourses - 1

在选修某些课程之前需要一些先修课程。 先修课程按数组 prerequisites 给出,其中 prerequisites[i] = [ai, bi] ,表示如果要学习课程 ai必须 先学习课程 bi

  • 例如,先修课程对 [0, 1] 表示:想要学习课程 0 ,你需要先完成课程 1

请你判断是否可能完成所有课程的学习?如果可以,返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

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输入:numCourses = 2, prerequisites = [[1,0]]
输出:true
解释:总共有 2 门课程。学习课程 1 之前,你需要完成课程 0 。这是可能的。

思路1:拓扑排序。构建邻接表和节点的度数组。用一个队列来装入队为0的节点。出队时顺便把邻居的度减一。

思路2:直接用DFS判断是否存在环路。(还没实现)

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class Solution {
public boolean canFinish(int numCourses, int[][] prerequisites) {
List<List<Integer>> graph = new ArrayList<>();
int du[] = new int[numCourses];
for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
graph.add(new ArrayList<>());
}
for (int[] data : prerequisites) {
int a = data[0];
int b = data[1];
graph.get(b).add(a);
du[a]++;
}
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
int count = 0;
for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
if (du[i] == 0) {
q.add(i);
}
}
while (!q.isEmpty()) {
int p = q.poll();
count++;
List<Integer> list = graph.get(p);
for (int i : list) {
du[i]--;
if (du[i] == 0) {
q.add(i);
}
}
}
if (count == numCourses) {
return true;
}
return false;
}
}

实现 Trie (前缀树)

**Trie**(发音类似 “try”)或者说 前缀树 是一种树形数据结构,用于高效地存储和检索字符串数据集中的键。这一数据结构有相当多的应用情景,例如自动补全和拼写检查。

请你实现 Trie 类:

  • Trie() 初始化前缀树对象。
  • void insert(String word) 向前缀树中插入字符串 word
  • boolean search(String word) 如果字符串 word 在前缀树中,返回 true(即,在检索之前已经插入);否则,返回 false
  • boolean startsWith(String prefix) 如果之前已经插入的字符串 word 的前缀之一为 prefix ,返回 true ;否则,返回 false

示例:

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输入
["Trie", "insert", "search", "search", "startsWith", "insert", "search"]
[[], ["apple"], ["apple"], ["app"], ["app"], ["app"], ["app"]]
输出
[null, null, true, false, true, null, true]

思路:把一般的二叉树的左右孩子扩展为一个数组。每个节点都是一个数组。

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class Trie {
private Trie[] children;
private boolean isEnd;

public Trie() {
children = new Trie[26];
isEnd = false;
}

public void insert(String word) {
Trie node = this;
for (char i : word.toCharArray()) {
int index = i - 'a';
if (node.children[index] == null) {
node.children[index] = new Trie();
}
node = node.children[index];
}
node.isEnd = true;
}

public Trie searchPrefix(String word) {
Trie node = this;
for (char i : word.toCharArray()) {
int index = i - 'a';
if (node.children[index] == null) {
return null;
}
node = node.children[index];
}
return node;
}

public boolean search(String word) {
return (searchPrefix(word) != null) && searchPrefix(word).isEnd;
}

public boolean startsWith(String prefix) {
return searchPrefix(prefix) != null;
}
}

回溯

子集

给定一个不含重复数字的数组 nums ,返回其 所有可能的全排列 。你可以 按任意顺序 返回答案。

示例 1:

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输入:nums = [1,2,3]
输出:[[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]]

思路1:二进制。长度为n的数组子集个数的2ⁿ, 每个元素有两种状态:选择(1) 或不选择(0),这正好对应二进制!

对于数组 [1, 2, 3]

  • 二进制 000 → 都不选 → []
  • 二进制 001 → 选第0个 → [1]
  • 二进制 010 → 选第1个 → [2]
  • 二进制 011 → 选第0,1个 → [1, 2]
  • 二进制 100 → 选第2个 → [3]
  • 二进制 101 → 选第0,2个 → [1, 3]
  • 二进制 110 → 选第1,2个 → [2, 3]
  • 二进制 111 → 都选 → [1, 2, 3]

总结:

  • n个元素有2ⁿ个子集
  • 用0到2ⁿ-1的所有整数来表示
  • 每个整数的二进制位对应选择哪些元素
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class Solution {
public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {
List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
int n = nums.length;

for (int i = 0; i < (1 << n); i++) {
List<Integer> cur = new ArrayList<>();
for (int j = 0; j < n; j++) {

if (((i >> j) & 1) == 1) {
cur.add(nums[n - 1 - j]);
}
}
res.add(cur);
}
return res;
}
}

思路2:迭代法,核心思想:逐个添加元素。

关键洞察: 每次添加一个新元素时,新的子集 = 原有的所有子集 + 原有的所有子集都加上新元素。

初始状态:

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result = [[]]  // 只有空集

第1步:添加元素1

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当前result = [[]]
对每个已有子集,生成包含1的新版本:
[] → [] + [1]

result = [[], [1]]

第2步:添加元素2

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当前result = [[], [1]]
对每个已有子集,生成包含2的新版本:
[] → [] + [2]
[1] → [1] + [1,2]

result = [[], [1], [2], [1,2]]

第3步:添加元素3

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当前result = [[], [1], [2], [1,2]]
对每个已有子集,生成包含3的新版本:
[] → [] + [3]
[1] → [1] + [1,3]
[2] → [2] + [2,3]
[1,2] → [1,2] + [1,2,3]

最终result = [[], [1], [2], [1,2], [3], [1,3], [2,3], [1,2,3]]

每一步的子集数量都会复制一倍:1 → 2 → 4 → 8

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class Solution {
public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {

List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
int n = nums.length;
List<Integer> cur = new ArrayList<>();
res.add(cur);
for (int i = 0; i < n; i++) {
int size = res.size();
for (int j = 0; j < size; j++) {
List<Integer> temp = new ArrayList<>(res.get(j));
temp.add(nums[i]);
res.add(temp);
}
}

return res;
}
}

思路3:递归回溯。每一个元素都有两个选择,我要这个元素、我不要这个元素。

核心思想: 对于每个元素,我们都有两个选择:

  1. 选择这个元素加入当前子集
  2. 不选择这个元素

具体过程:

  1. 从第一个元素开始
  2. 对每个元素做决定:要它还是不要它
  3. 每做一次决定,就递归处理下一个元素
  4. 当处理完所有元素时,得到一个完整的子集
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class Solution {
public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {

List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
List<Integer> cur = new ArrayList<>();
huisu(res, cur, 0, nums);
return res;

}

public void huisu(List<List<Integer>> res, List<Integer> cur, int index, int[] nums) {
if (index == nums.length) {
res.add(new ArrayList<>(cur));
return;
}
huisu(res, cur, index + 1, nums);

cur.add(nums[index]);

huisu(res, cur, index + 1, nums);

cur.remove(cur.size() - 1);

}
}

最小栈

设计一个支持 pushpoptop 操作,并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

实现 MinStack 类:

  • MinStack() 初始化堆栈对象。
  • void push(int val) 将元素val推入堆栈。
  • void pop() 删除堆栈顶部的元素。
  • int top() 获取堆栈顶部的元素。
  • int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

解题思路

核心思想:辅助栈法

关键在于如何在O(1)时间复杂度内获取最小值。我们使用两个栈来解决这个问题:

  1. **主栈 (stack)**:存储所有元素,维护正常的栈操作
  2. **辅助栈 (fuzhu)**:专门维护当前栈中的最小值信息

辅助栈的维护策略:

  • 入栈时:只有当新元素小于等于辅助栈顶元素时,才将其推入辅助栈
  • 出栈时:只有当主栈出栈元素等于辅助栈顶元素时,辅助栈才同步出栈

这样设计的优势是辅助栈的栈顶始终保存着当前主栈中的最小值。

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class MinStack {
Stack<Integer> stack; // 主栈,存储所有元素
Stack<Integer> fuzhu; // 辅助栈,维护最小值

public MinStack() {
stack = new Stack<>();
fuzhu = new Stack<>();
}

public void push(int val) {
stack.push(val);
// 辅助栈为空或新元素不大于辅助栈顶时,将新元素压入辅助栈
if (fuzhu.isEmpty() || val <= fuzhu.peek()) {
fuzhu.push(val);
}
}

public void pop() {
int removedElement = stack.pop();
// 如果出栈元素是当前最小值,辅助栈也要出栈
if (removedElement == fuzhu.peek()) {
fuzhu.pop();
}
}

public int top() {
return stack.peek();
}

public int getMin() {
return fuzhu.peek(); // 辅助栈顶就是当前最小值
}
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:所有操作均为 O(1)
  • 空间复杂度:O(n),最坏情况下辅助栈需要存储所有元素

字符串解码

给定一个经过编码的字符串,返回它解码后的字符串。

编码规则为: k[encoded_string],表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的;输入字符串中没有额外的空格,且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外,你可以认为原始数据不包含数字,所有的数字只表示重复的次数 k ,例如不会出现像 3a2[4] 的输入。

示例 1:

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输入:s = "3[a]2[bc]"
输出:"aaabcbc"

示例 2:

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输入:s = "3[a2[c]]"
输出:"accaccacc"

核心思想:双栈法处理嵌套结构

这是一个典型的嵌套结构解析问题,使用栈来处理递归结构是最自然的选择。

算法设计

  1. **数字栈 (numStack)**:存储重复次数 k
  2. **字符串栈 (strStack)**:存储当前层级之前的字符串
  3. **当前数字 (currNum)**:累积正在读取的数字
  4. **当前字符串 (currStr)**:累积当前层级的字符串

处理逻辑

  • 遇到数字:累积到 currNum
  • 遇到 [:将当前状态压栈,重置当前变量
  • 遇到 ]:出栈并构造重复字符串
  • 遇到字母:累积到 currStr
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class Solution {
public String decodeString(String s) {
Stack<Integer> numStack = new Stack<>(); // 存储重复次数
Stack<String> strStack = new Stack<>(); // 存储之前的字符串
int currNum = 0; // 当前累积的数字
String currStr = ""; // 当前累积的字符串

for (char ch : s.toCharArray()) {
if (Character.isDigit(ch)) {
// 处理多位数字
currNum = currNum * 10 + (ch - '0');
} else if (ch == '[') {
// 遇到左括号,保存当前状态并重置
numStack.push(currNum);
strStack.push(currStr);
currNum = 0;
currStr = "";
} else if (ch == ']') {
// 遇到右括号,开始解码
int repeatTimes = numStack.pop();
String previousStr = strStack.pop();

// 构造重复字符串
StringBuilder temp = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < repeatTimes; i++) {
temp.append(currStr);
}

// 与之前的字符串拼接
currStr = previousStr + temp.toString();
} else {
// 普通字符,直接累积
currStr += ch;
}
}

return currStr;
}
}

每日温度

给定一个整数数组 temperatures ,表示每天的温度,返回一个数组 answer ,其中 answer[i] 是指对于第 i 天,下一个更高温度出现在几天后。如果气温在这之后都不会升高,请在该位置用 0 来代替。

示例 1:

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输入: temperatures = [73,74,75,71,69,72,76,73]
输出: [1,1,4,2,1,1,0,0]

思路:利用单调栈,栈里记录的是下标,如果当前值比栈顶元素大,说明栈顶元素找到了下一个更高气温,用一个结果数组记录后弹出栈,直到栈空或当前温度不再更大,再入栈。如果当前值比栈顶元素小,直接入栈。

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class Solution {
public int[] dailyTemperatures(int[] temperatures) {
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
int[] result = new int[temperatures.length];

for (int i = 0; i < temperatures.length; i++) {
// 当前温度比栈顶下标对应温度高,找到了答案
while (!stack.isEmpty() && temperatures[i] > temperatures[stack.peek()]) {
int prevIndex = stack.pop();
result[prevIndex] = i - prevIndex; // 计算相隔天数
}
stack.push(i); // 当前下标入栈
}
return result;
}
}

数组中的第K个最大元素

给定整数数组 nums 和整数 k,请返回数组中第 **k** 个最大的元素。

请注意,你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素,而不是第 k 个不同的元素。

你必须设计并实现时间复杂度为 O(n) 的算法解决此问题。

示例 1:

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输入: [3,2,1,5,6,4], k = 2
输出: 5

思路1:基于快速排序的分治思想,但只需要处理包含第k大元素的那一部分。划分一次后会固定一个元素的位置,且该元素左边都比它小,右边都比它大。如果当前元素下标<n-k,说明第 k 个最大的元素在右边,否则在左边。

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class Solution {
public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
return quickSelect(nums, k, 0, nums.length - 1);
}

private int quickSelect(int[] nums, int k, int left, int right) {
int pivotIndex = partition(nums, left, right);
int targetIndex = nums.length - k; // 第k大元素的下标

if (pivotIndex == targetIndex) {
return nums[pivotIndex];
} else if (pivotIndex > targetIndex) {
return quickSelect(nums, k, left, pivotIndex - 1);
} else {
return quickSelect(nums, k, pivotIndex + 1, right);
}
}

private int partition(int[] nums, int left, int right) {
int pivot = nums[left];
while (left < right) {
while (left < right && nums[right] >= pivot) right--;
nums[left] = nums[right];
while (left < right && nums[left] <= pivot) left++;
nums[right] = nums[left];
}
nums[left] = pivot;
return left;
}
}

思路2:堆排序法,建立大根堆,建立好之后,每选择一次堆顶元素后调整大根堆,要找第 k 个最大的元素,则选择k-1次调整k-1次。最后的堆顶元素就是第 k 个最大的元素

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public int findKthLargest(int[] arr, int k) {
build(arr);

for (int j = arr.length - 1; j >= arr.length - 1 - k + 2; j--) {
int teem = arr[0];
arr[0] = arr[j];
arr[j] = teem;
adjust(arr, 0, j - 1);
}
return arr[0];
}

public static void build(int[] arr) {
for (int i = (arr.length - 1) / 2; i >= 0; i--) {
adjust(arr, i, arr.length - 1);
}

}

public static void adjust(int[] arr, int k, int n) {

for (int i = k * 2 + 1; i <= n; i = i * 2 + 1) {
if (i < n && arr[i] < arr[i + 1]) {
i++;
}
if (arr[k] < arr[i]) {
int temp = arr[k];
arr[k] = arr[i];
arr[i] = temp;
k = i;
}
}
}

思路3:小根堆法,只维护一个大小为k的小根堆,如果堆的大小超过k时,移除堆顶(最小)元素,最终堆顶元素就是第 k 个最大的元素。

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public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
for (int num : nums) {
minHeap.add(num);
if (minHeap.size() > k) {
minHeap.poll();
}

}
return minHeap.peek();
}

思路4:桶排序,将数组的数据放在若干个桶中,桶中记录的是相同元素的个数,桶的下标代表值(但不是真实值),倒着遍历桶,如果个数超过了k,说明第 k 个最大的元素就在这个桶中。

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public int findKthLargest(int[] arr, int k) {
int max = arr[0];
int min = arr[0];
for (int i : arr) {
max = Math.max(max, i);
min = Math.min(min, i);
}
int range = max - min + 1;
int tong[] = new int[range];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
tong[arr[i] - min]++;
}
int count = 0;
for (int j = range - 1; j >= 0; j--) {
count = count + tong[j];
if (count >= k)
return j + min;
}
return 0;
}

前 K 个高频元素

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,请你返回其中出现频率前 k 高的元素。你可以按 任意顺序 返回答案。

示例 1:

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输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2
输出: [1,2]

思路1:小根堆。维护一个大小为k的小根堆。遍历玩数组后小根堆里剩下的出现频率前 k 高的元素。因为没当小根堆的大小大于k时,堆顶元素就被移除,移除的是最小值。所以剩下的就是最大值。

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public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
for (int num : nums) {
map.put(num, map.getOrDefault(num, 0) + 1);
}
PriorityQueue<Map.Entry<Integer, Integer>> dui = new PriorityQueue<>(
(a, b) -> a.getValue() - b.getValue() // 比较器:按频率升序
);
for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()) {
dui.add(entry);
if (dui.size() > k) {
dui.poll();
}
}
int res[] = new int[k];
for (int i = 0; i < k; i++) {
res[i] = dui.poll().getKey();
}
return res;

}

思路2:桶排序,将频率作为桶的索引,频率最小值为1,所以桶的大小为nums.length + 1。桶里存放频率对应的数据。

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public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
for (int num : nums) {
map.put(num, map.getOrDefault(num, 0) + 1);
} /**
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*/
ArrayList<Integer> tong[] = new ArrayList[nums.length + 1];
for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
int key = (int) entry.getKey();
int value = (int) entry.getValue();
if (tong[value] == null) {
tong[value] = new ArrayList<>();
}
tong[value].add(key);
}
/**
{[] [3] [2] [1] }
*/
int count = 0;
int res[] = new int[k];
for (int j = tong.length - 1; j >= 0; j--) {
if (tong[j] != null)
for (int v : tong[j]) {
res[count++] = v;
if (count == k) {
return res;
}
}
}
return res;

}

贪心算法

买卖股票的最佳时机

给定一个数组 prices ,它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。

你只能选择 某一天 买入这只股票,并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。

返回你可以从这笔交易中获取的最大利润。如果你不能获取任何利润,返回 0

示例 1:

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输入:[7,1,5,3,6,4]
输出:5
解释:在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出,最大利润 = 6-1 = 5 。
注意利润不能是 7-1 = 6, 因为卖出价格需要大于买入价格;同时,你不能在买入前卖出股票。

思路:没什么好说的。

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public int maxProfit(int[] prices) {
int min=100000;
int profit=0;
for(int i=0;i<prices.length;i++){
min=Math.min(min,prices[i]);
profit=Math.max(profit,prices[i]-min);
}
return profit;
}

跳跃游戏

给你一个非负整数数组 nums ,你最初位于数组的 第一个下标 。数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。

判断你是否能够到达最后一个下标,如果可以,返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

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输入:nums = [2,3,1,1,4]
输出:true
解释:可以先跳 1 步,从下标 0 到达下标 1, 然后再从下标 1 跳 3 步到达最后一个下标。

思路:没什么好说的

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class Solution {
public boolean canJump(int[] nums) {
int maxlength=0;
for(int i=0;i<nums.length;i++){
if(i>maxlength) return false;
maxlength=Math.max(maxlength,i+nums[i]);

if(maxlength>=nums.length-1) return true;
}
return true;
}
}

跳跃游戏2

给定一个长度为 n0 索引整数数组 nums。初始位置为 nums[0]

每个元素 nums[i] 表示从索引 i 向后跳转的最大长度。换句话说,如果你在 nums[i] 处,你可以跳转到任意 nums[i + j] 处:

  • 0 <= j <= nums[i]
  • i + j < n

返回到达 nums[n - 1] 的最小跳跃次数。生成的测试用例可以到达 nums[n - 1]

示例 1:

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输入: nums = [2,3,1,1,4]
输出: 2
解释: 跳到最后一个位置的最小跳跃数是 2。
从下标为 0 跳到下标为 1 的位置,跳 1 步,然后跳 3 步到达数组的最后一个位置。

思路:贪心算法的都不会,只知道怎么写。

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class Solution {
public int jump(int[] nums) {
int curr = 0;
int max = 0;
int count = 0;
for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {
max = Math.max(max, nums[i] + i);
if (i == curr) {
count++;
curr = max;
}
}
return count;
}
}

划分字母区间

给你一个字符串 s 。我们要把这个字符串划分为尽可能多的片段,同一字母最多出现在一个片段中。例如,字符串 "ababcc" 能够被分为 ["abab", "cc"],但类似 ["aba", "bcc"]["ab", "ab", "cc"] 的划分是非法的。

注意,划分结果需要满足:将所有划分结果按顺序连接,得到的字符串仍然是 s

返回一个表示每个字符串片段的长度的列表。

示例 1:

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输入:s = "ababcbacadefegdehijhklij"
输出:[9,7,8]
解释:
划分结果为 "ababcbaca"、"defegde"、"hijhklij" 。
每个字母最多出现在一个片段中。
像 "ababcbacadefegde", "hijhklij" 这样的划分是错误的,因为划分的片段数较少。

思路:不会,贪心算法的都不会,只知道怎么写。

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class Solution {
public List<Integer> partitionLabels(String s) {
int zimu[] = new int[26];
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
zimu[s.charAt(i) - 'a'] = i;
}
List<Integer> List = new ArrayList<>();
int max = 0;
int start = 0;
int end = 0;
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
max = Math.max(max, zimu[s.charAt(i) - 'a']);
if (i == max) {
List.add(i + 1 - start);//16-9
start = i + 1;//9
}
}
return List;
}
}

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