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  • leetcode思路简述(61-90)

    61. 旋转链表

     所谓旋转就是把需要断开的地方断开,断开处右边为新的头结点,以及把链表尾部与head连起来。

    找到断点可以 用双指针,while count < k:指针 p1 到达第 k 个结点时(之前如果 p1.next=None,就从head从头开始),p2 从头结点开始,两个指针一起遍历。直到 p1.next == None,此时p2就是断点,使 p1.next = head,然后p2.next为新的头结点。

    找结点时可以优化,比如对于 [1,2,3],k = 50,当 p1 第一次到达链表末尾时,使 k = k % count,count = 0,减少循环次数。

     

    62. 不同路径

    ① 刚好组合数学学过,这个问题可以看作是 m-1 个 → 与 n-1 个 ↓ 有多少种排列。假设每个相同方向的箭头是不同的个体,那么排序数是 [(m-1)+(n-1)] !,由于相同方向的箭头在排序上是等价的,所以要再除以两个方向箭头的内部排序数:(m-1) ! 和 (n-1) !。即结果为  [(m-1)+(n-1)]! / (m-1)! (n-1)!。

    ② 动态规划。到达每格的路径数等于左边一格路径数加上上面一格路径数,第一行和第一列 dp 都为 1。初始化二维数组 dp:dp = [[1]*n] + [[1]+[0] * (n-1) for _ in range(m-1)]。二层循环访问所有网格(除了第一行第一列):dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-1]。最后返回 dp[-1][-1]。

        优化内存,不需要保存整个 dp,只用保存前一行和本行即可。再优化,前一行也不需要保存,cur = [1] * n,两层遍历都从 1 开始,每次加了以后覆盖前一行:cur[j] += cur[j-1]。

     

    63. 不同路径 II

    如果 obstacleGrid[i][j] = 1,则这格 dp = 0,如果这格是第一行或第一列的,则这行或列后面的 dp 都是 0。其他和 62 题一样。

     

    64. 最小路径和

    动态规划。到每格的最小和 = 上格与左格中较小值 + 本格的值。直接在数组 grid 中本格存储路径的和不需要额外空间。grid[i][j] += min(grid[i-1][j], grid[i][j-1]) 。

     

    65. 有效数字

    呃。。。

     

    66. 加一

    从后往前每位加1,如果大于等于10就-10,小于10就 return,到了最高位要进位就 digits.insert(0,1)。循环正常结束则 digits.insert(0,1)

     

    67. 二进制求和

    ① 逐位加,短的数0补齐,carry 表示进位,a 和 b 都加到 carry,carry 低位加入结果,高位作为进位,将结果保存在新列表。

    ② 位操作。^ 操作得到两个数字无进位相加的结果 a,& 操作得到进位 b。将 a 和 b 相加,依然是二进制求和得到无进位结果与进位,循环直到进位为 0。

        把 a 和 b 转换成整型数字 x 和 y,x 保存结果,y 保存进位。当进位 y != 0:

            计算当前 x 和 y 的无进位相加结果:answer = x^y。

            计算当前 x 和 y 的进位:carry = (x & y) << 1。

            更新 x = answer,y = carry。

        返回 x。

     

    68. 文本左右对齐

    呃。。。

     

    69. x 的平方根

    ① 二分法。由于 a 一定是整数,此问题可以转换成在有序整数集中寻找一个特定值,可以使用二分查找。

         如果 x < 2,返回 x。令左边界 left 为 2,右边界 right 为 x // 2。其他和标准二分差不多。

    ② 牛顿法。迭代公式:xk+1 = (x+ x/xk) / 2。x为逼近 x 的数。

       x1初值任意(大于0),当结果变化小于指定数时停止迭代 while abs(x0 - x1) >= 1:记录上个数 x0 = x1,然后计算 x1 = (x0 + x / x0) / 2。

    ③ 递归+位操作。√x = 2 * √(x/4)。<< 左移用来乘 2, >> 右移用来除 2,因此 mySqrt(x) = mySqrt(x>>2) << 1。

         如果 x 小于 2,有√x​ x,返回 x。left = self.mySqrt(x >> 2) << 1。right = left + 1。return left if right * right > x else right。

    * 这类题可以思考 f(x) 与 f(x//2) 之类的关系,然后用递归。

      比如第50题 Pow(x, n),n 是偶数则 x= xn/2 * xn/2 ,如果是奇数则 x= xn/2 * xn/2 * x。

     

    70. 爬楼梯

    ① 动态规划。到达第 i 阶的方法总数就是到第 i-1 阶和第 i−2 阶的方法数之和。初始化第 1 和 2 阶,从 3 开始:dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]。

    ② 斐波那契数。dp[i] 是第 i 个斐波那契数。每次循环:third = first + second,first = second,second = third。和动态规划差不多,省点空间。

     

    71. 简化路径

    ① 直接。把 '/' 之间的字符串提取出来,检查后放到列表 words:空字符跳过,'.' 跳过,‘..’ 去掉列表前一个元素,其他字符加入列表。最后返回 '/' + '/'.join(words)。

    可以用字典代替 if:for s in path.split('/'):  words = {'': words, '.': words, '..': words[:-1]}.get(s, words + [s])。

    ② 栈。每个词压栈,遇到 '..' 出栈,'.' 不做操作,最后出栈即可。

     

    72. 编辑距离

    动态规划。和第44题差不多思路。dp[i][j] 等于 word1 前 i 个字母与 word2 前 j 个字母的编辑距离(word1[:i-1] 与 word[:j-1])。三种操作对应了三种根据前面的 dp 求得 dp[i][j]的方法:

    (1) 插入: dp[i][j] = dp[i-1][j] + 1    (2) 删除: dp[i][j] = dp[i][j-1] + 1    (3) 替换: 如果 word1[i-1] == word[j-1] 则 dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1,否则 dp[i][j] = dp[i-1][j-1]

    初始化第一行与第一列:dp[i][0] = i 和 dp[0][i] = i。两层循环遍历 dp,每次选择以上三种操作中最小的一个数写入 dp[i][j]。

     

    73. 矩阵置零

    如果格子为 0 就保存它的行号和列号,最后进行修改。定义两个数组 row 和 col,分别保存为 0 的元素的行号和列号。遍历整个矩阵,如果元素为 0 就 row.append(i),col.append(j)。最后再把 row 和 col 在 matrix 中对应的行和列的所有元素改为 0。

     

    74. 搜索二维矩阵

    两次二分查找,先二分对比 matrix[mid][0] 和 target,定位到所在行,常规二分出来时,所在行 row = left - 1(二分结束左边界是大于target的)。再在行里二分查找 target。

     

    75. 颜色分类

    三路快排,三个指针 left、right、cur,遍历一遍数组,将当前指针cur访问到的元素放到正确的位置去即可。

    初始化 left = 0,cur = 0,right = len(nums) - 1。while cur <= right:

        (1) if nums[cur] == 0,交换 nums[cur] 和 nums[left],left 和 cur 都加一(左边已经排好,left相当于0和1的边界。如果左边有1,left一定会把1换过来;如果左边没有1而都是0,换过来的0也不影响排序)。

        (2) if nums[cur] == 2,交换 nums[cur] 和 nums[right],cur不变。

        (3) if nums[cur] == 1,cur加一。

     

    76. 最小覆盖子串  *

     滑动窗口。

    left 指针和 right 指针都指向 s 的第一个元素。将 right 右移,扩张窗口,直到得到一个包含 t 的全部字母的窗口。得到可行的窗口后,将 left 逐个右移,得到最小可行窗口大小。left 右移到某处若窗口不再可行,则继续 right 右移,循环。

    判断是否是可行窗口:

        把 t 的字母存在字典,dict_t = Counter(t),t 的不重复字母个数 required = len(dict_t),窗口字母存在字典 windows_counts = {},窗口不重复字母个数 formed = 0。

        每次 right 左移时,把当前字母 character 放在 windows_counts 中:window_counts[character] = window_counts.get(character, 0) + 1,如果 character 在 dict_t 中,且加入 windows_counts 后 window_counts[character] == dict_t[character],则 formed += 1。当 formed == required 时,是一个可行窗口。

        left右移时,window_counts[character] -= 1,如果 character in dict_t 且 window_counts[character] < dict_t[character],说明匹配的字母少了,formed -= 1。之后 left += 1,窗口移出这个字母。

    优化:

    建立一个 s_t 列表,一边遍历,保存 t 中字母在 s 中的字符及下标。例 s_t = [(0, 'A'), (1, 'B'), (14, 'B')],然后在 s_t 中使用滑动窗口,减少遍历的字符数。

     

    77. 组合

    回溯。backtrack(curr, start),传递当前组合以及起点数字,如果 len(curr) == k 则 ans.append(cur) 然后return,否则 for i in range(start, n+1): com(curr+[i], i+1)。最初 com([], 1)。start 的用处是防止重复。

     

    78. 子集

    ① 回溯。相当于没设置组合长度 k 的第 77 题。backtrack(curr, start),传递当前组合以及下标起点数字,每次先 ans.append(curr),然后如果 len(curr) == k 就 return。否则 for i in range(start, len(nums)):com(path+[nums[i]], i+1)。最初 com([], 0)。

    ② 递归。初始化 output = [[]]。遍历 for num in nums,把前面得到的 output 中的已有结果加上当前的 num 然后放入output中:output += [curr + [num] for curr in output]。

     

    79. 单词搜索

     回溯。dfs。定义二维数组 mark 保存是否使用过,每次四个方向使用调用函数。

    directs = [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)] 定义四个行走方向,每个点 for direct in self.directs 检查四个方向,cur_i = i + direct[0],cur_j = j + direct[1]。

     

    80. 删除排序数组中的重复项 II

    ① 直接删除。使用 pop 之类的方法删除,这个操作时间复杂度 O(N)。最后总复杂度 O(N2)。

    ② 覆盖,使用快慢指针,快指针 right 遍历整个数组,如果元素出现次数大于 2 就 nums[left] = nums[right],left += 1。时间复杂度 O(N) 比直接删除优秀。

     

    81. 搜索旋转排序数组 II

    二分思路和第 33 题一样,然后就是关于重复数字的影响。比如 10111,不能通过对比 left 和 right 判断旋转点在哪半边。 此时 left += 1 去掉干扰即可。

     

    82. 删除排序链表中的重复元素 II

    比较容易写乱。循环 while cur.next and cur.next.next。

    如果遇到重复数字即 cur.next.val == cur.next.next.val,使 temp = cur.next,然后一直到这个数字没有重复。 while (temp and temp.next and temp.val == temp.next.val ) :  temp = temp.next。出了循环 cur.next = temp.next。

    如果没有重复,就当前元素就 cur = cur.next。

     

    83. 删除排序链表中的重复元素

    呃。。。

     

    84. 柱状图中最大的矩形  *

    ① 暴力。外层遍历 left 表示左边柱子,内层遍历 right 表示右边柱子,保存当前 left 开始的柱子最小值,对每个 right 计算面积。时间复杂度 O(n2)。

    ② 分治。令当前区域的最小值点为 min_loc,总的最大面积等于 min(包含 min_loc 的最大面积,min_loc 左区域的最大面积、min_loc 右区的域最大面积)。而当前区域 [i, j] 的最大面积等于 min_loc * [i-j+1]。同理,左右区域里所求面积也等于区域内最小值×区域长度。递归求解。平均时间复杂度 O(nlogn),最坏 O(n2)。
    ③ 中心扩散。第一遍从左到右,记录每个元素左边区域的最小值;第二遍从右往左,记录每个元素的右最小值。第三遍,对每个元素 i 计算 heights[i] * (r_low[i] - l_low[i] - 1) 即对 i 来说的最大面积。

        因为如果两边出现比 i 小的值,总的面积一定会减少,所以每次以左边第一个高度小于 i 的位置和右边第一个高度小于 i 的位置为边界。时间复杂度 O(n)。

    ④ 栈。注意到问题的核心是求左边第一个比 i 小的和右边第一个比 i 小的位置,适合用单调栈处理,维护一个单调增栈。在 heights 左右添加哨兵 0,这样遍历结束栈会清空。

        遍历数组,如果每次比栈顶大就下标入栈。如果比栈顶小,则出栈直到当前高度大于栈顶 while stack and heights[st[-1]] > heights[i],每次出栈计算面积 heights[stack.pop()] * (i - stack[-1] - 1),这个面积是 i 与 stack[-1] 之间的柱子的最大面积(不包括i 和 stack[-1]),因为这些柱子中的最小值是刚刚出栈的那个数。

     

    85. 最大矩形  *

     ① 柱状图。记录每一行中每一个方块连续的“1”的数量 row[i] = row[i-1] + 1 if row[i] == '1',对于每一列,可以看做一组方向向左、高度为 row[i] 的柱状图,问题变成求这些柱状图的最大矩形,也就是第 84 题的问题。

    ② 动态规划。定义三个长度为 n 的数组:left,right,height。遍历每行,每行内层有四次遍历,分别用来更新 left、更新 right、更新 height、计算面积。left[j] 表示该矩形的左边界下标,right[j] 表示该矩形的右边界下标,height[j] 表示高度,根据这三个值可以计算矩形面积。

    对于 left[j],由于前几行的 0 已经考虑到了数组中,唯一的影响就是当前行的0,所以 left[j] 为前一行 left[j] 与当前行的左边界 cur_left 中的的最右值。如果当前点是 1 则 left[j] = max(left[j], cur_left),如果是 0 则 left[j] = 0 并更新 cur_left = j + 1。right[j] 同理,从右往左遍历。对于height[j],如果该点是 1 则 height[j] += 1,如果是 0 则 height[j] = 0。

     

    86. 分隔链表

    如果遍历时元素小于 x,p = p.next;如果大于等于 x,把它放到 large 开头的链表中(large 用另外一个指针标记当前末尾,每次添加到末尾)。最后把两个相连 p.next = large.next。注意初始化在开头添加 dummy,减少条件判断。

     

    87. 扰乱字符串  *

    ① 递归。如果一段区域发生扰乱,一定有交换点 i,使得 i 的左边与右边发生扰乱。遍历每个点逐个检查 i 两边交换或不交换是否相同。每个点 i 有两种情况:(1) s1 在点 i 分成两部分,每部分内部经过若干分割交换;(2) s1 在点 i 分成两部分并两部分交换,每部分内部经过若干分割交换。

        每次递归先判断两个字符串是否相同,相同返回 True。两串出现的字母和对应数量是否一致,不一致返回 False。然后是遍历所有字符 i 并递归。

        (1) 对应情况 1: if (isScramble(s1.substring[ : i+1], s2.substring[ : i+1]) && isScramble(s1.substring[i: ], s2.substring[i: ])): return true

        (2) 对应情况 2,两个子树进行了交换:if (isScramble(s1[i: ], s2.substring[ : n-i+1])  and isScramble(s1[i: ], s2.substring[ :n-i+1]): return true

        有大量重复计算,可以用记忆优化。

    ②  动态规划。dp[i][j][len] 表示 s1 从 i 开始的 len 个字符是否能转换为 S2 从 j 开始的 len 个字符。初始化 dp[i][j][1]。

         循环四层。 for len in range(1, n) 检查不同长度。for i in range(n-len+1) 和内层 for j in range(n-len+1) 分别遍历两个字符串。for q in range(1, len+1) 遍历切割点。

        假设左半部分长度是 q,第一种情况可以写做 dp[i][j][len] = dp[i][j][q] and dp[i+q][j+q][len-q],则 dp[i][j][len] = True,break。也就是 S1 的左半部分和 S2 的左半部分 and S1 的右半部分和 S2 的右半部分。

        第二种情况,dp[i][j+len-q][q] and dp[i+q][j][len-q],则 dp[i][j][len] = True,break。

        最后返回 dp[0][0][len],即两个字符串从 0 开始的 len 个字符能否转换。

     

    88. 合并两个有序数组

    双指针从后往前。loc=m+n-1 指向 nums1 存储 m+n个 数后的末尾 ,l1=m-1 和 l2=n-1 分别指向 nums1 元素末尾和 nums2 元素末尾。从后往前,把 num1[l1] 和 nums2[l2] 中较大的值赋给 nums1[loc],然后 loc 和较大的那个数组下标左移。当 l1 小于 0,nums1[: l2+1] = nums2[: l2+1] 并 break;当 l2 小于 0,break。

     

    89. 格雷编码

    假设已知 n 阶格雷码 则 n+1 阶可以这样得到:将 n 阶二进制格雷码每个元素前添加 0,再将 n 阶格雷码序列倒序并且每个元素前添加 1,合并以上两个集合就得到了 n+1 阶格雷码。因为添加 1 的那些元素顺序是原来的倒序,所以添加 0 的最后一个元素和添加 1 的第一个元素是一样的,唯一不同就是开头添加的一位,符合格雷码性质。

    代码实现时,外层循环 0 到 n 阶,内层倒序遍历之前保存的结果 res:res.append(head + res[j]),因为最高位默认为 0,所以添加 0 的操作可以省去。

     

    90. 子集 II

    回溯。还是同样的去重方法。

    对于每个元素只能用一次,这里使用设置元素起点的方法解决,backtrack(start, path) 函数中传递当前组合以及下标起点数字,每轮选取数字的范围为 nums[start: ]。

    对于子集不重复的问题,这里使用当前层元素不重复的方法,if i > start and nums[i] == nums[i-1]:   continue,这样避免在同一层递归出现重复的数字。

     

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