LeetCode中等题(二)

题目一：

给定一个包含 n 个整数的数组 nums，判断 nums 中是否存在三个元素 a，b，c ，使得 a + b + c = 0 ？找出所有满足条件且不重复的三元组。

注意：答案中不可以包含重复的三元组。

例如, 给定数组 nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4]，

满足要求的三元组集合为：
[
[-1, 0, 1],
[-1, -1, 2]
]

分析：这是一道三元组求和问题

1、首先定义返回的元组类型，List<List<Integer>> ans=new ArrayList<>()；

2、对刚开始的数组进行排序，Arrays.sort(nums)；

3、通过一个指针遍历整个数组for(int i=0;i<num.lenght;i++)

4、再设置两个指针，分别是l=i+1，r=len-1；

5、接下来开始求和进行判断；if(nums[i]+nums[l]+nums[r]==0)将l++,r--；

6、当然应该存入到ans.add(Arrays.asList(nums[i],nums[l],nums[r]))；

7、在这个过程可能产生重复，if(nums[i]>0) break，if(i>&&nums[i]==nums[i-1]) continue；while(nums[l]==nums[l+1]) l++; r同样；

8、如果和不同sum<0，l++;sum>0，r--;

9、返回ans；

具体代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        
        List<List<Integer>> ans=new ArrayList<>();
        int len=nums.length;        
        if(nums==null||len<3) return ans;
        
        Arrays.sort(nums);
        
        for(int i=0;i<len;i++)
        {
            int l=i+1,r=len-1;
            if(nums[i]>0) break;
            if(i>0&&nums[i]==nums[i-1]) continue;
            while(l<r)
            {
                int sum=nums[i]+nums[l]+nums[r];
                if(sum==0)
                {
                    ans.add(Arrays.asList(nums[i],nums[l],nums[r]));
                    while(l<r&&nums[l]==nums[l+1]) l++;
                    while(l<r&&nums[r]==nums[r-1]) r--;
                    l++;
                    r--;
                }
                else if(sum<0) l++;
                else if(sum>0) r--;                    
            }
        }        
        return ans;
    }        
}

题目二：

给出 n 代表生成括号的对数，请你写出一个函数，使其能够生成所有可能的并且有效的括号组合。

例如，给出 n = 3，生成结果为：

[
"((()))",
"(()())",
"(())()",
"()(())",
"()()()"
]

方法一：

1、首先产生所有括号的情况；

2、采用递归算法，先定义一个函数实现所有括号的情况，其等于‘(’+n-1的序列和‘）’+n-1的序列和

3、进行判断所产生的序列是否有效，设置一个balance=0，if(c=='(') balance++；否则balance--；

4、如果balance<0 返回false；

具体代码：

class Solution {
    public List<String> generateParenthesis(int n) {
        List<String> result=new ArrayList();
        
        GenerateAll(new char[2*n],0,result);
        return result;       
    }
    
    public void GenerateAll(char[] current,int pos,List<String> res)
    {
        if(current.length==pos)
        {
            if(Valid(current))
            {
                res.add(new String(current));
            }
        }
        else {
            current[pos]='(';
            GenerateAll(current,pos+1,res);
            current[pos]=')';
            GenerateAll(current,pos+1,res);
        }
    }
    
    public boolean Valid(char[] current)
    {
        int balance=0;
        for(char c:current)
        {
            if(c=='(') balance++;
            else {
                balance--;
            }
            
            if(balance<0) return false;
        }
        
        return (balance==0);
    }
}

题目三：

给定 n 个非负整数 a1，a2，...，an，每个数代表坐标中的一个点 (i, ai) 。在坐标内画 n 条垂直线，垂直线 i 的两个端点分别为 (i, ai) 和 (i, 0)。找出其中的两条线，使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。

输入: [1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出: 49

方法一：

1、采用暴力法，双循环遍历出所有的情况；

2、进行逐个比较取最大值，计算公式为数组最小值和两个数组值之间的距离进行相乘；

具体代码：

class Solution {
    public int maxArea(int[] height) {
        
        int ans=0;
        int result=0;
        int minVal=0;
        for(int i=0;i<height.length;i++)
            for(int j=i+1;j<height.length;j++)
            {
                minVal=Math.min(height[i], height[j]);
                result=minVal*(j-i);
                ans=Math.max(ans, result);
            }
        
        return ans;
    }
}

方法二：

1、使用双指针，一个数组第一位开始，另一个从数组的最后一位开始；

2、保持数组最大值不动，移动最小的值；

具体代码：

class Solution {
    public int maxArea(int[] height) {
        
        int p=0,q=height.length-1;
        int ans=0;
        int minVal=0;
        int result=0;
        
        while(p<q)
        {
            int distance=q-p;
            
            minVal=Math.min(height[p], height[q])
            if(height[p]<height[q])
            {
                minVal=height[p];
                p++;
            }
            else {
                minVal=height[q];
                q--;
            }
            result=minVal*distance;
            ans=Math.max(ans, result);
        }        
        return ans;
    }
}

题目四：

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

示例:

给定 1->2->3->4, 你应该返回 2->1->4->3.

方法一：

1、递归实现，如果是两两反转递归应该是swapPairse(next.next)；

2、head.next=swapPairse(next.next)，next.next=head；

3、返回next:

4、递归一定要有递归出口，递归出口，递归出口，if(head==null||head.next==null) return head；

具体代码：

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        
        if(head==null||head.next==null)
            return head;
        
        ListNode next=head.next;
        head.next=swapPairs(next.next);
        next.next=head;
        
        return next;
    }
}

方法二：

非递归算法

具体代码：

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        
        ListNode dummy=new ListNode(0);
        dummy.next=head;
        
        ListNode curr=dummy;
        
        while(curr.next!=null&&curr.next.next!=null)
        {
            ListNode start=curr.next;
            ListNode end=curr.next.next;
            curr.next=end;
            start.next=end.next;
            end.next=start;
            curr=start;
        }
        return dummy.next;
    }
}

题目五：

在未排序的数组中找到第 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。

示例 1:

输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2
输出: 5

方法一：

1、现对原始数组排序，Arrays.sort(nums)；

2、返回return nums[nums.leght-k]，这种方式较为简单；

方法二：

1、使用大顶堆获取最大的k个数；

2、java中使用优先队列PriorityQueue类定义了最小堆的实现，PriorityQueue<Integer> heap=new PriorityQueue<>()，通过这个函数得到的是最小堆；

3、对数组元素进行遍历，for(i：nums)  heap.add(i)，值得注意的是当一个元素加入到堆当中，系统自动将最小的元素放到堆顶排序好；

4、if(heap.size()>k) heap.poll()；将堆顶元素删除，并且又最后一个元素覆盖，再次进行建立最小堆；

5、最后得到k个元素的最小堆，因为本地要输出第k个大小的值，刚好输出堆顶元素；

具体代码：

class Solution {
    public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
        
        PriorityQueue<Integer> pQueue=new PriorityQueue<>();        
        for(int i:nums)
        {
            pQueue.add(i);
            
            if(pQueue.size()>k)
                pQueue.poll();
        }
        
        return pQueue.poll();
  }
}

题目六：

给定一个无序数组，包含正数、负数和0，要求从中找出3个数的乘积，使得乘积最大，要求时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)

 

方法：

1、这里关键是有正数，负数，0的区别；

2、如果是三个正数直接求前三个最大值就是最后的结果；

3、如果负数刚开始不太容易想到，求数组中最小的两个负数，再和最大值乘积就是最大值；

4、如何得到前三个正数，每次进行判断if(nums[i]>max1) max3=max2,max2=max1,max1=nums[i]采用这种循序渐进的方式求出；

5、同样求最小的两个负数也类似；

6、值得注意的是，本地如果是Int类型并不能通过，需要long类型；

 

 

具体代码：

public class Main{
        public static long MaxProduct(int n,long[] arr)
    {
        long max1=0,max2=0,max3=0,min1=0,min2=0;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            if(arr[i]!=0)
            {
                if(arr[i]>max1)
                {
                    max3=max2;
                    max2=max1;
                    max1=arr[i];
                }
                else if(arr[i]>max2)
                {
                    max3=max2;
                    max2=arr[i];
                }
                else if(arr[i]>max3) 
                {
                    max3=arr[i];
                }
                else if(arr[i]<min1) 
                {
                    min2=min1;
                    min1=arr[i];
                }
                else if (arr[i]<min2) {
                    min2=arr[i];
                }
            }
            else {
                continue;
            }
        }
        
        return Math.max(max1*max2*max3,max1*min1*min2);
    }
    
    public static void main(String[] arg)
    {
        Scanner input=new Scanner(System.in);
        int n=input.nextInt();
        long[] arr=new long[n];
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            arr[i]=input.nextLong();
        }
        
        System.out.println(MaxProduct(n,arr));
        
    }
}

题目七：

有序数组进行查找目标元素

1、最简单查找

l=0,r=lengh-1，while(l<=r)，左右值的变化都为l=mid+1，r=mid-1；

具体代码：

class Solution {
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] nums= {1,2,3,4,5};
        int target=10;
        
        System.out.println(TwoDisv(nums,target));
    }
    
    public static int TwoDisv(int[] nums,int target)
    {
        int l=0,r=nums.length-1;
        
        while(l<=r)
        {
            int mid=(l+r)/2;
            if(nums[mid]==target)
                return mid;
            else if (nums[mid]<target) {
                l=mid+1;
            }
            else if (nums[mid]>target) {
                r=mid+1;
            }
        }        
        return -1;
    }
}

2、查找目标值左边界

l=0，r=length，while(l<r)，if(l<target) l=mid+1，if(r>target) r=mid;，因为这是一个左闭右开区间；

最关键的点在if(nums[mid]==target) 并不是直接的返回，而是r=mid，逐步向左移动，直到最左边；

具体代码：

class Solution {
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] nums= {1,2,3,3,5};
        int target=3;
        
        System.out.println(TwoDisv(nums,target));
    }
    
    public static int TwoDisv(int[] nums,int target)
    {
        int l=0,r=nums.length;
        
        while(l<r)
        {
            int mid=(l+r)/2;
            if(nums[mid]==target)
                r=mid;
            else if (nums[mid]<target) {
                l=mid+1;
            }
            else if (nums[mid]>target) {
                r=mid;
            }
        }    
        return r;
    }
}

3、查找目标元素的右边界

l=0，r=length，while(l<r) if(nums[mid]==target) l=mid-1，最后返回也需要修改return l-1；

具体代码：

class Solution {
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] nums= {1,2,3,3,3};
        int target=3;
        
        System.out.println(TwoDisv(nums,target));
    }
    
    public static int TwoDisv(int[] nums,int target)
    {
        int l=0,r=nums.length;
        
        while(l<r)
        {
            int mid=(l+r)/2;
            if(nums[mid]==target)
                l=mid+1;
            else if (nums[mid]<target) {
                l=mid+1;
            }
            else if (nums[mid]>target) {
                r=mid;
            }
        }    
        return r-1;
    }
}

4、得出左右集合代码：

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

题目八：

给定一个没有重复数字的序列，返回其所有可能的全排列。

示例:

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

方法一：

1、整体思路是递归回溯进行求解，每次进行递归进行深度优先遍历，if(currSize==len) res.add(new ArrayList<>(path))；

2、需要设置一个是否遍历过的数值，if(!visied[i]) path.push(nums[i])；

3、visied[i]=false，generePermuse(nums,currsize+1,res)；

4、这一步进行较为重要，将栈的最后一位去除，path.pop()，visied[i]=true；

5、正是因为将数组最后一个元素删除，进而向上才能出现继续遍历其他可能的情况；

具体代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
        
        List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
        int len=nums.length;
        boolean[] used=new boolean[len];
        
        GeregePremute(nums,used,0,len,new Stack<>(),res)
        return res;
    }
    
    public void GeregePremute(int[] nums,boolean[] visied,
               int currSize,int len,Stack<Integer> path,List<List<Integer>> res)
    {
        if(currSize==len)
        {
            res.add(new ArrayList<>(path));
            return;
        }
        
        for(int i=0;i<nums.length;i++)
        {
            if(!visied[i])
            {
                path.push(nums[i]);
                visied[i]=true;
                GeregePremute(nums,visied,currSize+1,len,path,res);
                path.pop();
                visied[i]=false;
            }
        }
    }  
}

题目九：

给定一个 n × n 的二维矩阵表示一个图像。

将图像顺时针旋转 90 度。

说明：

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:

给定 matrix =
[
[1,2,3],
[4,5,6],
[7,8,9]
],

原地旋转输入矩阵，使其变为:
[
[7,4,1],
[8,5,2],
[9,6,3]
]

方法一：

1、先对矩阵进行转置；

2、对转置后的矩阵的每一行进行反转，最前和最后进行交换；

具体代码：

class Solution {
    public void rotate(int[][] matrix) {
        
        int len=matrix.length;
        
        for(int i=0;i<len;i++)
            for(int j=i;j<len;j++)
            {
                int temp=matrix[j][i];
                matrix[j][i]=matrix[i][j];
                matrix[i][j]=temp;
            }
        
        for(int i=0;i<len;i++)
            for(int j=0;j<len/2;j++)
            {
                int temp=matrix[i][j];
                matrix[i][j]=matrix[i][len-j-1];
                matrix[i][len-j-1]=temp;
            }
    }
}

方法二：

1、矩阵旋转其实就是四个元素进行旋转，一直循环；

2、难点就是找到这四个元素，比如某元素为(i,j)，其他元素为(n-j-1,i)，(n-i-1,n-j-1)，(j,n-i-1)将这四个元素进行互换；

3、这里的循环条件也不是很好理解，for(int i=0;i<n/2；i++) for(int j=j;j<n-j-1;j++)

具体代码：

class Solution {
    public void rotate(int[][] matrix) {
        
        int n=matrix.length;
        
        for(int i=0;i<n/2;i++)
            for(int j=i;j<n-i-1;j++)
            {
                int temp=matrix[i][j];
                matrix[i][j]=matrix[n-j-1][i];
                matrix[n-j-1][i]=matrix[n-i-1][n-j-1];
                matrix[n-i-1][n-j-1]=matrix[j][n-i-1];
                matrix[j][n-i-1]=temp;
            }
    }
}

题目十：

给定一个包含非负整数的 m x n 网格，请找出一条从左上角到右下角的路径，使得路径上的数字总和为最小。

说明：每次只能向下或者向右移动一步。

示例:

输入:
[
  [1,3,1],
[1,5,1],
[4,2,1]
]
输出: 7
解释: 因为路径 1→3→1→1→1 的总和最小。

方法一：

1、递归法，求左上角到右下角的最小和，可以先走一步，求grid[i+1][j]和grid[i][j+1]的最小值；

2、从i=0,j=0开始递归；

3、需要重新递归函数，将遍历变量放入，递归出口为：if(i==grid.lengh&&j==grid[0].lenght) return Integer.MAX_VALUE；

4、if(i==grid.lenght-1&&j==grid[0].lenght-1) return grid[i][j]；

具体代码：

class Solution {   
    public int caculate(int[][] grid, int i,int j)
    {
        if(i==grid.length||j==grid[0].length) return Integer.MAX_VALUE;
        if(i==grid.length-1&&j==grid[0].length-1) return grid[i][j];
        
        return grid[i][j]+Math.min(caculate(grid, i, j+1), caculate(grid, i+1, j));
    }    

    public int minPathSum(int[][] grid) {        
        return caculate(grid,0,0);
    }
}

方法二：

1、动态规划，dp[i][j]表示点(i,j) 到右下角的最短距离；

2、dp[i][j]=grid[i][j]+Math.min(dp[i+1][j]，dp[i][j+1])动态方程；

3、初始化过程：if(i==grid.lenght&&j!=grid[0].lenght) dp[i][j]=grid[i][j]+dp[i][j+1]；

4、if(i！=grid.lenght&&j==grid[0].lenght) dp[i][j]=grid[i][j]+dp[i+1][j]；

5、否则为动态方程：dp[i][j]=grid[i][j]+Math.min(dp[i+1][j]，dp[i][j+1])

6、最后为：else dp[i][j]=grid[i][j]；

具体代码：

class Solution {   
    public int minPathSum(int[][] grid) {

        int[][] dp=new int[grid.length][grid[0].length];
        
        for(int i=grid.length-1;i>=0;i--)
            for(int j=grid[0].length-1;j>=0;j--)
            {
                if(i==grid.length-1&&j!=grid[0].length-1)
                    dp[i][j]=grid[i][j]+dp[i][j+1];
                else if (i!=grid.length-1&&j==grid[0].length-1)
                {
                    dp[i][j]=grid[i][j]+dp[i+1][j];
                }
                else if (i!=grid.length-1&&j!=grid[0].length-1)
                {
                    dp[i][j]=grid[i][j]+Math.min(dp[i+1][j], dp[i][j+1]);
                }
                else {
                    dp[i][j]=grid[i][j];
                }
            }    
        return dp[0][0];
    }
}