程序员进阶之算法练习(八十四)

2023-09-03 08:19:56 浏览数 (2)

题目1

题目链接 题目大意: 给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ,和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] (若两个四元组元素一一对应,则认为两个四元组重复):

0 <= a, b, c, d < n a、b、c 和 d 互不相同 nums[a] nums[b] nums[c] nums[d] == target 你可以按 任意顺序 返回答案 。

示例 1: 输入:nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0 输出:[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]] 示例 2: 输入:nums = [2,2,2,2,2], target = 8 输出:[[2,2,2,2]] 提示: 1 <= nums.length <= 200 -109 <= nums[i] <= 1e9 -109 <= target <= 1e9

题目解析: 两数之和、三数之和的类似问题,题目要求是要找到所有解。 由于题目对数组元素顺序没有要求,可以先对数组排序,得到从小到大的数组nums; 枚举两个元素a和b,作为四元组的两个元素;剩下两个元素在区间[a, b]中选择。 问题变成了,在区间找到两个数字c和d,并且c d=target-a-b。

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class Solution {
public:
    vector<vector<int>> fourSum(vector<int>& nums, int target) {
        sort(nums.begin(), nums.end());
        vector<vector<int>> ret;
        int n = nums.size();
        map<vector<int>, int> h;
        for (int i = 0; i < n;   i) {
            for (int j = i   3; j < n;   j) {
                int m = target - nums[i] - nums[j];
                int left = i   1, right = j - 1;
                while (left < right) {
                    if (nums[left]   nums[right] == m) {
                        vector<int> tmp = {nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]};
                        sort(tmp.begin(), tmp.end());
                        if (!h[tmp]) {
                            ret.push_back(tmp);
                            h[tmp] = 1;
                        }
                          left;
                    }
                    else if (nums[left]   nums[right] > m) {
                        --right;
                    }
                    else {
                          left;
                    }
                }
            }
        }
        
        return ret;
    }
}ac;

题目2

题目链接 题目大意: 给出一个整数数组nums,数组里每个数字各不相同; 数组原来是以递增的顺序排列如[0,1,2,4,5,6,7],经过变换后,从某个位置开始的元素挪到了数组后半部分,如[4,5,6,7,0,1,2]; 现在给出变换后的数组nums和某个数字target,问target在数组中的索引,如果不存在则输出-1; 要求时间复杂度在O(logN)的级别;

Example 1: Input: nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 0 Output: 4 Example 2:

Input: nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 3 Output: -1

题目解析: 在一个有序的数组,查找某个数字的索引,可以通过二分法的方式快速定位; 题目的难点在于数组经过变换后,失去了完整的有序信息; 如果把变换后的数组,用二维坐标系的方式表达,会是是如下的结果:

在两段线段内部,可以使用二分查找。 这里可以用增量查询的方式来定位分段的位置,比如说当前的位置是index; 如果nums[index]<nums[index 1],我们可以认为[index, index 1]是在同一段; 并且如果1满足,则尝试index 1 2,再尝试index 1 2 4,直到不满足之前的条件,则怎么跨段了,此时降级从index 1开始计算;

对于某一段[index, index k],我们通过上诉的方法判断得到是同一段,接下来在这一段里面查找target; 如果target<num[index] 或者 target > num[index k],则肯定不在这一段,可以跳过; 如果是其他条件,则同样降级到index 1;

通过这个方法,可以快速定位到target,并且速度非常快!

target < nums[index] 是很重要的剪枝,否则当target在数组中不存在时,很容易降级为O(N)的算法。

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class Solution {
public:
    int search(vector<int>& nums, int target) {
        return look(nums, target, 0, 1);
    }
    
    int look(vector<int>& nums, int target, int index, int gap) {
        if (index >= nums.size()) {
            return -1;
        }
        if (nums[index] == target) {
            return index;
        }
        if (index   gap < nums.size() && nums[index   gap] > nums[index] && (nums[index   gap] < target || target < nums[index])) {
            return look(nums, target, index   gap, gap * 2);
        }
        else {
            return look(nums, target, index   1, 1);
        }
    }
    
}leetcode;

题目3

题目链接 题目大意: 给出一个递增的整数数组nums,求某个整数target在数组的区域,如下:

Example 1: Input: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8 Output: [3,4]

Example 2: Input: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6 Output: [-1,-1]

题目解析: 二分法,给出整数target,可以比较快速找出分别找出左边界,同理找到右边界即可。 时间复杂度:O( log N)

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class Solution {
public:
    vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
        vector<int> ret;
        
        int left = 0, right = (int)nums.size() - 1;
        int index = -1;
        
        while (left <= right) {
            int mid = (left   right) / 2;
            if (nums[mid] == target) {
                index = mid;
                right = mid - 1;
            }
            else if (nums[mid] < target) {
                left = mid   1;
            }
            else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        ret.push_back(index);
        
        if (index == -1) {
            ret.push_back(-1);
            return ret;
        }
        
        
        left = 0, right = (int)nums.size() - 1;
        index = -1;
        
        while (left <= right) {
            int mid = (left   right) / 2;
            if (nums[mid] == target) {
                index = mid;
                left = mid   1;
            }
            else if (nums[mid] < target) {
                left = mid   1;
            }
            else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        
        ret.push_back(index);
        
        return ret;
    }
}leetcode;

题目4

题目链接 题目大意: 给定一个排序数组和一个目标值,在数组中找到目标值,并返回其索引。如果目标值不存在于数组中,返回它将会被按顺序插入的位置。

你可以假设数组中无重复元素。

示例 1:

输入: [1,3,5,6], 5 输出: 2 示例 2:

输入: [1,3,5,6], 2 输出: 1 示例 3:

输入: [1,3,5,6], 7 输出: 4 示例 4:

输入: [1,3,5,6], 0 输出: 0

题目解析: 经典二分查找,如果数组中有可以直接查找出来。 附加要求,如果数组不存在返回将被插入的位置,这个刚好就是二分的left的位置。

意外发现某个题解 和自己代码一模一样,标点符合和命名都完全一样。

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class Solution {
public:
    int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {
        int left = 0, right = nums.size() - 1;
        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 - 1;
            }
        }
        return left;
    }
}lc;

题目5

题目链接 题目大意: 「外观数列」是一个整数序列,从数字 1 开始,序列中的每一项都是对前一项的描述。前五项如下: 1. 1 2. 11 3. 21 4. 1211 5. 111221 1 被读作 "one 1" ("一个一") , 即 11。 11 被读作 "two 1s" ("两个一"), 即 21。 21 被读作 "one 2", "one 1" ("一个二" , "一个一") , 即 1211。

给定一个正整数 n(1 ≤ n ≤ 30),输出外观数列的第 n 项。

注意:整数序列中的每一项将表示为一个字符串。

示例 1:

输入: 1 输出: "1" 解释:这是一个基本样例。 示例 2:

输入: 4 输出: "1211" 解释:当 n = 3 时,序列是 "21",其中我们有 "2" 和 "1" 两组,"2" 可以读作 "12",也就是出现频次 = 1 而 值 = 2;类似 "1" 可以读作 "11"。所以答案是 "12" 和 "11" 组合在一起,也就是 "1211"。

题目解析: 按照题目的要求,统计连续的数字数量,然后用sprintf转成字符串,再记录下来。

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class Solution {
    vector<string> ans;
public:
    string countAndSay(int n) {
        if (!ans.size()) {
            string s = "1";
            ans.push_back(s);
            for (int i = 1; i < 30;   i) {
                int cnt = 1;
                string strNew;
                for (int j = 1; j < s.length();   j) {
                    if (s[j] == s[j - 1]) {
                          cnt;
                    }
                    else {
                        char tmp[11];
                        sprintf(tmp, "%d%c", cnt, s[j - 1]);
                        cnt = 1;
                        strNew.append(tmp, strlen(tmp));
                    }
                }
                char tmp[11];
                sprintf(tmp, "%d%c", cnt, s.back());
                strNew.append(tmp, strlen(tmp));
                s = strNew;
                ans.push_back(s);
            }
        }
        return ans[n-1];
    }
}lt;

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