LeetCode刷题第三周

梦里梦外; 2023-02-23 07:44 93阅读 0赞

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> 我来啦，托更半天的我来啦。嘤嘤嘤，虽然并不是很想做算法题，但既然说了说每周一更新，那就保质保量的每周更一篇。放假半年，现在到了七月上旬，实在是学疲了，上周重装了系统，墨墨迹迹把电脑整舒服了很多，但是不管是看书还是看视频一会儿就犯困，果然有些理论学起来过于枯燥，这周得调整调整，下个月末就要开学啦~

### 文章目录 ###

*  数组专题
 *   *  简单
     *   *  1. 两数之和
         *  26. 删除排序数组中的重复项
         *  27. 移除元素
         *  35. 搜索插入位置
     *  中等
     *   *  11. 盛最多水的容器
         *  15. 三数之和
         *  16. 最接近的三数之和
         *  18. 四数之和
         *  31. 下一个排列
         *  33. 搜索旋转排序数组
         *  34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

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# 数组专题 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzY5MTA1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 简单 ##

### 1. 两数之和 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 1]

**题目大意：  
有nums数组，和一个特定值target，要求：找到并返回两个下标，这两个下标要满足相加和为target。  
注意：  
①每种输入只会对应一个答案。  
②数组中同一个元素不能使用两遍。**

**解题思路：**  
思路1：`使用双层for循环`  
采用简单的双层for循环来完成这一匹配，需要注意一下返回的两个下标要以数组的形式呈现，使用一维数组 new int\[ \]\{i，j\} 的形式。一层for循环的时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n)，双重的时间复杂度为  **O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)** 。这里在开始直接定义一个返回的数组，可以省略非法参数异常的抛出。

思路2：`使用哈希表`  
虽然本篇是数组专题，不过这里遇到了，就使用HashMap来做一下。若仍不理解，可以等本专栏后面更新到HashMap时，再详细分析。  
整体思路是：定义一个空的map，对nums数组仅做一次遍历，遍历的同时，将nums的键值对依次装载进map中。每使用put向前装载一个键值对，都使用map.containsKey向后查询一遍是否包含其中的一个元素值。若找到，就返回它的value(即下标)和另一个下标i。

// 1. 两数之和
    
    //方法1：
    class Solution { 
        public int[] twoSum(int[] nums, int target) { 
            int[] result = new int[2];
            for(int i = 0;i < nums.length;i++){ 
                for(int j = i + 1;j < nums.length;j++){ 
                    if(nums[i] + nums[j] == target){ 
                        result[0] = i;
                        result[1] = j;
                    }
                }
            }
            return result;
        }
    }
    
    //方法2: 
    class Solution { 
        public int[] twoSum(int[] nums, int target) { 
            int[] result = new int[2];
            Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
            for(int i = 0;i < nums.length;i++){ 
                int temp_num = target - nums[i];
                if(map.containsKey(temp_num)){ 
                    result[0] = i;
                    result[1] = map.get(temp_num);
                }
                map.put(nums[i], i);//key=数组值，value=数组下标
            }
            return result;
        }
    }

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### 26. 删除排序数组中的重复项 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 2]

**题目大意：  
给定一个排好序的数组nums，要求：原地删除重复出现的元素，使得每个元素只能出现一次，最后返回新数组的长度。  
注意：不能使用额外的数组空间，且不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。**

**解题思路：`双指针法`**  
数组是排好序的，因此出现重复时可以使用后面的来覆盖，间接完成"删除操作"。使用`双指针法`，定义两个变量(慢指针p和快指针q)，一前一后遍历一遍数组。当发现`nums[p] == nums[q]`时，快指针q后移，当发现`nums[p] != nums[q]`时，慢指针p后移并将快指针q处的值赋给慢指针p处。可以想见被覆盖处一定是重复的数据。p和q代表的都是下标，新数组的长度为q+1，但去重后的数据长度只有p+1。

class Solution { 
        public int removeDuplicates(int[] nums) { 
            if(nums.length == 0){ 
                return 0;
            }
            //p作为慢指针
            int p = 0;
            //q作为快指针
            int q = 1;
            while(q < nums.length){ 
                if(nums[p] != nums[q]){ 
                    p++;
                    nums[p]=nums[q];
                }
                q++;
            }
            return p+1;
        }
    }

### 27. 移除元素 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 3]

**题目大意  
给定一个数组nums和一个值val，要求删除nums中元素值等于val的元素，返回新数组的长度。  
注意：不能使用额外的数组空间，且不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。**

**解题思路：`双指针法`**  
27题和26题很相似，关键点在于快指针q的初始值是0还是1。由于26题是和数组中前一个值比较，所以快指针q初始值为1；27题是和数组外的一个定值比较，所以快指针q初始值为0。

class Solution { 
        public int removeElement(int[] nums, int val) { 
            //p为慢指针
            int p = 0;
            //q为快指针
            int q = 0;
            while(q < nums.length){ 
                if(nums[q] != val){ 
                    nums[p]=nums[q];
                    p++;
                }
                q++;
            }
            return p;
        }
    }

### 35. 搜索插入位置 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 4]

**题目大意  
给定一个排好序的数组nums和一个目标值target，要求：在数组中找到该目标值，并返回其索引。如果没有此目标值，则返回目标值按顺序应该被插入的位置。**

**解题思路：`二分查找`**  
使用二分查找，分别设定左下标left和右下标right，再计算中间下标mid。然后每次根据 nums\[mid\] 和 target 之间的大小进行判断：

*  **①nums\[mid\] < target**：直接返回下标。
 *  **②nums\[mid\] < target** ： left 右移。
 *  **③nums\[mid\] > target** ： right 左移。

本题中，如果查找结束没有找到与target相等的元素，则直接返回 下标left 即可，因为 下标left 就是符合题意该插入的位置。

class Solution { 
        public int searchInsert(int[] nums, int target) { 
            int left = 0, right = nums.length;
            while(left < right) {  
                int mid = (left + right) / 2; 
                if(nums[mid] == target) { 
                    return mid;
                } else if(nums[mid] < target) { 
                    left = mid + 1; 
                } else { 
                    right = mid; 
                }
            }
            return left;
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzY5MTA1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 中等 ##

### 11. 盛最多水的容器 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 5]

**题目大意  
 a i a\_i ai代表坐标中的一个点(i， a i a\_i ai)，点(i， a i a\_i ai)和点(i，0)作为垂直线的两个端点，数组为a\[1,8,6,2,5,4,8,3,7\]。要求：找出两条垂直线，使它们与x轴共同构成的容器可以盛最多的水。  
注意：容器不能倾斜，且n≥2。**

**解题思路：`双指针法`**  
盛最多的水，即求构成的矩形面积最大。设定左右指针 l 和 r 分别位于数组的左右两端，他们构成的面积为： m i n ( l , r ) ∗ ( r − l ) min(l , r) \* (r - l) min(l,r)∗(r−l)，定义一个变量ans作为最大面积，在遍历中不断更新ans的值，遍历结束时，ans即为最大的面积。每一步当比较l和r的高度时，最小的那个高度向中间移动一位。

class Solution { 
        public int maxArea(int[] height) { 
            int l = 0;
            int r = height.length - 1;
            int ans = 0;
            while(l < r){ 
                //矩形面积=底x高(木桶原则)
                int area = Math.min(height[l],height[r]) * (r - l);
                ans = Math.max(ans,area);
                if(height[l] < height[r]){ 
                    l++;
                }else{ 
                    r--;
                }
            }
            return ans;
        }
    }

### 15. 三数之和 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 6]

**题目大意  
有nums数组，要求找出nums中的三个元素a、b、c，满足a+b+c=0。答案中不可以包含重复的组合。**

**解题思路：`排序+双指针`**  
三层for循环的时间复杂度是 O ( n 3 ) O(n^3) O(n3)，可以对数组排序后先固定一个值，然后使用双指针法，将时间复杂度降低到 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。本题不难，复杂在去重上，更详细的思路在代码注释中。

class Solution { 
        public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) { // 总时间复杂度：O(n^2)
            //由于结果可能返回多个数组，故采用链表中套链表的结构
            List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
            //此处简单的优化提速(可忽略)，考虑了两种特殊情况
            if (nums == null || nums.length <= 2){ 
                return ans;
            } 
            //对nums数组进行快排O(nlogn)
            Arrays.sort(nums); 
     
            //for+while双层循环，O(n^2)，这里的i作为相对固定指针。
            for (int i = 0; i < nums.length - 2; i++) {  
                //此处简单的优化提速(可忽略)，考虑了排好序后的第一个数应>0
                if (nums[i] > 0) break;
    
                // 去掉指针i的重复情况
                if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) { 
                    continue; 
                }
                //定义首尾指针
                int left = i + 1, right = nums.length - 1;
                while (left < right) { 
                    if (nums[left] + nums[right] +nums[i] == 0) { 
                        ans.add(new ArrayList<>(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right])));
                        left++; right--;
                        //去掉指针left的重复情况
                        while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]) left++;
                        //去掉指针right的重复情况
                        while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]) right--;
                    } else if (nums[left] + nums[right] + nums[i] < 0) { 
                        left++;
                    } else if (nums[left] + nums[right] + nums[i] > 0) {   
                        right--;
                    }
                }
            }
            return ans;
        }
    }

### 16. 最接近的三数之和 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 7]

**题目大意  
给定一个包括n个整数的数组nums和一个目标值target，要求找出nums中的三个整数使得它们的和与target最接近。假定每组输入只存在唯一的答案，返回这三个数的和。**

**解题思路：`排序+双指针`**

此题与上一题 **15. 三数之和** 有很大相似之处，首先对数组进行排序，为使用双指针提供先决条件。固定指针i，定义 左指针left 和 右指针right ，假定三数之和为sum，  
若sum == target，直接返回结果；  
若sum < target，左指针left右移一位；  
若sum > target，右指针right左移一位；  
之后，对 target-sum 的绝对值不断更新，取较小值，不断赋给ans。

本题中对指针i、左右指针 left 和 right 都进行了类似15题那样的优化，不过，这些优化仅可以加快执行速度，不会改变时间复杂度 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。

class Solution { 
        public int threeSumClosest(int[] nums, int target) { 
            Arrays.sort(nums);
            int ans = nums[0] + nums[1] + nums[2];
            for(int i = 0;i < nums.length;i++){ 
                //对指针i去重
                if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) { 
                    continue;
                }
    
                int left = i+1,right = nums.length - 1;
                while(left < right){ 
                    int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
                    //不断更新ans为最接近target的三数之和
                    if(Math.abs(target - sum) < Math.abs(target - ans)){ 
                        ans = sum;
                    }
                    
                    if(sum == target){ 
                            left++;
                            right--;
                            //去掉指针left的重复情况
                            while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]){ 
                                left++;
                            }
                            //去掉指针right的重复情况
                            while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]){ 
                                right--;
                            }
                        return target;
                    }else if(sum < target){ 
                        left++;
                    }else if(sum > target){ 
                        right--;
                    } 
                }
            }
            return ans;
        }
    }

### 18. 四数之和 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 8]

**题目大意  
给定一个包含n给整数的数组nums和一个目标值target，要求找出nums中是否包含四个元素a、b、c、d，满足a+b+c+d=target，且所有满足条件的组合不能重复。**

**解题思路：**  
此题是**15. 三数之和** 的增强版，不同之处在于应多加一层for循环，使时间复杂度变为 O ( n 3 ) O(n^3) O(n3) ，整体思路为，定义两个相对固定的指针，代表a和b，再使用双指针left和right代表c和d。复杂点在于考虑四个指针的去重情况，与前面类似，不再赘述。

class Solution { 
        public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) { 
            List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
            //数组为null或元素<4时返回空集合
            if(nums == null || nums.length < 4){ 
                return ans;
            }
            Arrays.sort(nums);
            //第一层循环
            for(int i = 0;i < nums.length-3;i++){ 
                //对指针i进行去重
                if(i>0 && nums[i] == nums[i-1]){ 
                    continue;
                }
                //第二层循环
                for(int j=i+1;j<nums.length-2;j++){ 
                    //对指针j进行去重
                    if(j>i+1 && nums[j] == nums[j-1]){ 
                        continue;
                    }
                    //第三次循环
                    int left = j+1,right = nums.length - 1;
                    while(left < right){ 
                        int sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                        if(sum == target){ 
                            ans.add(Arrays.asList(nums[i],nums[j],nums[left],nums[right]));
                            left++;
                            right--;
    
                            //去掉指针left的重复情况
                            while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]){ 
                                left++;
                            }
                            //去掉指针right的重复情况
                            while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]){ 
                                right--;
                            }
                        }else if(sum < target){ 
                            left++;
                        }else if(sum > target){ 
                            right--;
                        }
                    }
                }
            }
            return ans;
        }
    }

### 31. 下一个排列 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 9]

**题目大意  
给你一个数组nums，要求找出数组中数字全排列后，字典序中的下一个更大的排列。如果不存在下一个更大的排列，则将数字重新排列成最小的排列。  
字典序的下一个值：比如对于1、2、3来说，可以组成这样的字典序列表\[\[1,2,3\]，\[1,3,2\]，\[2,1,3\]，\[2,3,1\]，\[3,1,2\]，\[3,2,1\]\]，让我们找到这其中一组排列的下一组排列，比如\[1,2,3\]的全排列的下一个组合是 \[1,3,2\]，如果到了最后一组，则将这些数字升序排列。**

**解题思路：`倒序遍历+双指针`**  
求全排列的下一个组合，解法是从右往左依次遍历，找到两个数，左边的数<右边的数。找到后进行交换，并且对左边数后面的数进行顺序排列，这样找到的就是全排列后的下一个数字，操作之后使用return终止程序。

class Solution { 
        public void nextPermutation(int[] nums) { 
            for(int left = nums.length - 2;left >= 0;left--){ 
                for(int right = nums.length - 1;left < right;right--){ 
                    if(nums[left] < nums[right]){ 
                        //交换这两个数字
                        swap(nums,left,right);
                        //对left指针后面数排序，就是按顺序全排列的下一个
                        Arrays.sort(nums,left+1,nums.length);
                        //找到后，程序直接终止执行
                        return;
                    }
                }
            }
            //若不存在下一个更大的排列时升序排列
            Arrays.sort(nums);
        }
    
        void swap(int[] arr,int i,int j){ 
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

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### 33. 搜索旋转排序数组 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 10]

**题目大意  
有一个有序数组被分成两半后，将后一半拼接在最前端，构成一个新的数组，给出一个目标值target。要求找出数组中此target的索引，如果数组中不存在此target，返回-1。**

**解题思路：`二分法`**  
将数组从中一分为二，其中一定有一个是有序的，另一个可能是有序，也能是部分有序。此时对有序部分用二分法查找，无序部分再一分为二，其中又是一个有序，另一个可能有序，可能无序。就这样循环。  
**①nums\[left\] <= nums\[mid\]：这种情况下前半部分有序。  
如果 nums\[left\] <= target <nums\[mid\]，则在前半部分找，否则去后半部分找。**  
**②nums\[left\] > nums\[mid\]：后半部分有序。  
如果 nums\[mid\] <target<=nums\[right\]，则在后半部分找，否则去前半部分找。**

class Solution { 
    public int search(int[] nums, int target) { 
            int left = 0,right = nums.length - 1;
            while(left <= right){ 
                int mid = (left + right) / 2;
                //如果中间值就是target，直接返回
                if(nums[mid] == target){ 
                    return mid;
                }
                //第一个值>中间值：代表后半段是有序的
                if(nums[left] > nums[mid]){ 
                    if(nums[mid] < target && target <= nums[right]){ 
                        //若target在mid右边
                        left = mid + 1;
                    } else{ 
                        //若target在mid左边
                        right = mid - 1;
                    }
                //第一个值<中间值：代表前半段是有序的
                }else { 
                    if(nums[left] <= target && target < nums[mid]){ 
                        //若target在mid左边
                        right = mid - 1;
                    }else{ 
                        //若target在mid左边
                        left = mid + 1;
                    }
                }  
            }
            return -1;
        }
    }

### 34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置 ###

**题目链接：**[点击跳转至本题][Link 11]

**题目大意：  
给定一个升序数组nums和一个目标值target，要求找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。时间复杂度限制在 O ( l o g n ) O(log^n) O(logn)级别。**

**解题思路：**  
本题关键在于使用二分查找查询左右边界，每次查找时，若nums\[mid\]==target找到符合条件的值时，继续令指针继续向左或向右查找，结束时返回的left指针和right指针就分别是左边界和右边界。需要注意其中指针越界或结果不是目标值的情况，这两种情况要返回-1。

class Solution { 
        public int[] searchRange(int[] nums, int target) { 
            int[] ans = new int[2];
            ans[0] = nums_left(nums,target);
            ans[1] = nums_right(nums,target);
            return ans;
        }
    
        int nums_left(int[] nums,int target){ 
            int left = 0,right = nums.length - 1;
            while(left <= right){ 
                int mid = (left + right) / 2;
                if(nums[mid] == target){ 
                    //找到一个target后继续向左找
                    right = mid - 1;
                } else if(target < nums[mid]){ 
                    right = mid - 1;
                } else if(nums[mid] < target){ 
                    left = mid + 1;
                }
            }
            //left越界或中值不是目标值
            if (left >= nums.length || nums[left] != target){ 
                return -1;
            }
            return left;
        }
    
        int nums_right(int[] nums,int target){ 
            int left = 0,right = nums.length - 1;
            while(left <= right){ 
                int mid = (left + right) / 2;
                if(nums[mid] == target){ 
                    //找到一个target后继续向右找
                    left = mid + 1;
                } else if(target < nums[mid]){ 
                    right = mid - 1;
                } else if(nums[mid] < target){ 
                    left = mid + 1;
                }
            }
            //right越界或中值不是目标值
            if (right < 0 || nums[right] != target){ 
                return -1;
            }
            return right;
        }
    }

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[Link 1]: https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/
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[Link 2]: https://leetcode-cn.com/problems/remove-duplicates-from-sorted-array/
[Link 3]: https://leetcode-cn.com/problems/remove-element/
[Link 4]: https://leetcode-cn.com/problems/search-insert-position/
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[Link 5]: https://leetcode-cn.com/problems/container-with-most-water/
[Link 6]: https://leetcode-cn.com/problems/3sum/
[Link 7]: https://leetcode-cn.com/problems/3sum-closest/
[Link 8]: https://leetcode-cn.com/problems/4sum/
[Link 9]: https://leetcode-cn.com/problems/next-permutation/
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzY5MTA1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200713185610462.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzY5MTA1OA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[Link 10]: https://leetcode-cn.com/problems/search-in-rotated-sorted-array/
[Link 11]: https://leetcode-cn.com/problems/find-first-and-last-position-of-element-in-sorted-array/