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275. H指数 II
题目描述 给定一位研究者论文被引用次数的数组(被引用次数是非负整数),数组已经按照升序排列。编写一个方法,计算出研究者的 h 指数。 h 指数的定义: “h 代表“高引用次数”(high citations),一名科研人员的 h 指数是指他(她)的 (N 篇论文中)至多有 h 篇论文分别被引用了至少 h 次。(其余的 N – h 篇论文每篇被引用次数不多于 h 次。)” 示例: 输入: citations = [0,1,3,5,6] 输出: 3 解释: 给定数组表示研究者总共有 5 篇论文,每篇论文相应的被引用了 0, 1, 3, 5, 6 次。 由于研究者有 3 篇论文每篇至少被引用了 3 次,其余两篇论文每篇被引用不多于 3 次,所以她的 h 指数是 3。 说明: 如果 h 有多有种可能的值 ,h 指数是其中最大的那个。 进阶: 这是 H指数 的延伸题目,本题中的 citations 数组是保证有序的。 你可以优化你的算法到对数时间复杂度吗? https://leetcode-cn.com/problems/h-index-ii/ 解法1 本题目和274. H指数的区别是,文章已经按照应用次数排序。此外,题目要求优化到对数时间复杂度,很自然能联想到Binary Search。…
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274. H指数
题目描述 给定一位研究者论文被引用次数的数组(被引用次数是非负整数)。编写一个方法,计算出研究者的 h 指数。 h 指数的定义: “h 代表“高引用次数”(high citations),一名科研人员的 h 指数是指他(她)的 (N 篇论文中)至多有 h 篇论文分别被引用了至少 h 次。(其余的 N – h 篇论文每篇被引用次数不多于 h 次。)” 示例: 输入: citations = [3,0,6,1,5] 输出: 3 解释: 给定数组表示研究者总共有 5 篇论文,每篇论文相应的被引用了 3, 0, 6, 1, 5 次。 由于研究者有 3 篇论文每篇至少被引用了 3 次,其余两篇论文每篇被引用不多于 3 次,所以她的 h 指数是 3。 说明: 如果 h 有多种可能的值,h 指数是其中最大的那个。 https://leetcode-cn.com/problems/h-index/ 解法1 解法1首先对数组排序,从大到小枚举hIndex,然后检测是否符合条件。 以“3,0,6,1,5”为例,共有5篇文章,排序后为“0,1,3,5,6”。我们假设hIndex=5,那么就要求第一篇文章的引用量就要达到5(这样从第一篇往后的文章引用量肯定都达到5),然而第一篇文章的引用量为0,我们减小hIndex。我们假设hIndex=4,那么要求第二篇文章的引用量达到4(这样第2,3,4,5篇文章的引用量都能达到4),然而并没有。我们假设hIndex=3,那么就要求第三篇的引用量达到3。发现达到了,那么就返回3作为hIndex。 全部代码如下,时间复杂度O(nlogn), 空间复杂度O 解法2 解法2使用计数排序的思想,有n篇文章,我们就创建n个桶,编号为0,1,…,n。按照文章的引用次数放入对应编号的桶中,如果引用次数大于n,那么就放入第n个桶中。 我们以“3,0,6,1,5”为例,创建编号为0-5的桶。 桶编号:0…
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229. 求众数 II
题目描述 给定一个大小为 n 的数组,找出其中所有出现超过 ⌊ n/3 ⌋ 次的元素。 说明: 要求算法的时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(1)。 示例 1: 输入: [3,2,3] 输出: [3] 示例 2: 输入: [1,1,1,3,3,2,2,2] 输出: [1,2] https://leetcode-cn.com/problems/majority-element-ii/ 解法1 使用Map统计每种数字出现的频率,当发现元素e出现当频率大于⌊ n/3 ⌋时,将其加入到结果列表中,当扫描完数组后返回结果列表。时间复杂度与空间复杂度均为O(n)。 解法2 解法2使用169题的方法,也就是Boyer–Moore majority vote algorithm。我们首先分析下,在数组中出现频率超过⌊ n/3 ⌋最多能有几种元素。容易想到,最多我们只能找到两个元素,它的出现频率大于⌊ n/3 ⌋(如果存在3个,则3个元素频率均为n/3)。 我们还是使用Boyer-Moore算法,创建4个变量counter1、counter2、num1、num2。遍历每个元素e,如果counter1为0,则将元素e赋给num1,且将counter1置为1;如果counter2为0,则将元素e赋给num2,且将counter2置为1;如果e == num1,则counter1自增1;如果e == num2,则counter2自增1;否则(e!=num1且e!=num2),counter1与counter2自减1. 全部代码如下,需要注意的是需要将判断e == num1/2放在if(counter1/2 == 0)之前,否则出现两个相同的元素,将会分别使用counter1与counter2统计,逻辑就不正确了。
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169. 求众数
题目描述 给定一个大小为 n 的数组,找到其中的众数。众数是指在数组中出现次数大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。 你可以假设数组是非空的,并且给定的数组总是存在众数。 示例 1: 输入: [3,2,3] 输出: 3 示例 2: 输入: [2,2,1,1,1,2,2] 输出: 2 https://leetcode-cn.com/problems/majority-element/ 解法1 使用Map统计每个数出现的频率,当发现元素e出现的频率超过⌊ n/2 ⌋时,返回元素e。时间复杂度与空间复杂度均为O(n) 解法2 对数组排序,然后返回中间元素。因为元素e超过了⌊ n/2 ⌋,那么排序后数组的中间位置已定是元素e。时间复杂度O(nlogn),空间复杂度O(1) 解法3 该方法被称为Boyer-Moore majority vote algorithm。设置变量majority与counter。依次遍历每个元素e,当计数器counter为0时,将e赋给majority,设置counter为1;此后的循环,当发现e==majority时,counter自增1;当发现e!=majority时,counter自减1。 该算法执行完毕时,若存在频率高于⌊ n/2 ⌋的元素,则majority存放的就是答案。如果不存在频率高于⌊ n/2 ⌋的元素,则该算法并不能识别出这种情况。需要再次扫描统计majority出现的频率。 但是本题给定了说明一定存在众数,我们就只需要扫描一次然后返回majority变量即可。全部代码如下。
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148. 排序链表
题目描述 在 O(n log n) 时间复杂度和常数级空间复杂度下,对链表进行排序。 示例 1: 输入: 4->2->1->3 输出: 1->2->3->4 示例 2: 输入: -1->5->3->4->0 输出: -1->0->3->4->5 https://leetcode-cn.com/problems/sort-list/ 解法1 – 自顶向下的归并排序 首先,时间复杂度限定O(nlogn),那么在常见的排序算法中,可选的排序算法只有快排、堆排序和归并排序。因为采用了链表这种数据结构,快排和堆排序需要随机访问,因此归并排序较为合适。此外,题目要求常熟级的空间复杂度,也就是说要求原地排序,我们就不能将链表转化为数组排序后再转化为链表。我们在这里贴出常见的排序算法以及相应的空间/时间复杂度。 归并排序分为自顶向下和自底向上两种实现方式,自顶向下需要使用递归来把待排序的数组拆分成两部分,这个过程持续直到待拆分的元素只剩下一个,这一个元素当然是排序好的了。然后我们逐层返回,将排序好的两部分归并,那么归并后的链表也是有序的。严格地说,自顶向下的归并排序并不是常数级空间复杂度,因为递归过程中消耗了系统栈。 下面以示例1: 4->2->1->3为例,图解自顶向下的归并排序过程。为了将链表分为相等的两部分,我们需要寻找链表的中间节点。在这里我们使用了一个技巧,只需要遍历一遍链表就能找到中间节点。 我们寻找到中间节点,记为mid。我们还需要找到中间节点的前一个节点midPrev,因为我们需要将链表断开形成左右两个独立的链表。如果不断开,在寻找中间节点的过程会形成无限递归!!! [4->2->1->3]会被拆分成[4->2], [1->3]两部分,而[4->2]又会被拆分成[4]和[2]两部分。当链表只剩下一个元素时,自然就是排好序的。我们再返回到上一层,将排好序的元素归并。[4]与[2]归并后会形成[2->4]的链表,而[1]与[3]归并会形成[1->3]的链表,我们再返回更上一层将[2->4]与[1->3]归并得到最终结果[1->2->3->4]。全部代码如下所示。
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876. 链表的中间结点
题目描述 给定一个带有头结点 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。 如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。 示例 1: 输入:[1,2,3,4,5] 输出:此列表中的结点 3 (序列化形式:[3,4,5]) 返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。 注意,我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans,这样: ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL. 示例 2: 输入:[1,2,3,4,5,6] 输出:此列表中的结点 4 (序列化形式:[4,5,6]) 由于该列表有两个中间结点,值分别为 3 和 4,我们返回第二个结点。 https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list/ 解法1 顺序遍历一次求得链表长度为n,然后从头遍历n/2个节点即为答案 解法2 解法2称为快慢指针法,快指针一次遍历两个节点,慢指针一次遍历一个节点。当快指针遍历到链表尽头时,慢指针指向的位置即为链表的中间节点。该方法只需要访问链表一次,十分精妙。快慢指针法也可被用来判断链表是否存在环路:Floyd判圈算法。链表的归并排序算法的实现也依赖于该方法寻找链表中间节点。
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146. LRU缓存机制
题目描述 运用你所掌握的数据结构,设计和实现一个 LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作: 获取数据 get 和 写入数据 put 。 获取数据 get(key) – 如果密钥 (key) 存在于缓存中,则获取密钥的值(总是正数),否则返回 -1。写入数据 put(key, value) – 如果密钥不存在,则写入其数据值。当缓存容量达到上限时,它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值,从而为新的数据值留出空间。 进阶: 你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作? 示例: LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ ); cache.put(1, 1); cache.put(2, 2); cache.get(1); // 返回 1 cache.put(3, 3); // 该操作会使得密钥 2 作废 cache.get(2); // 返回 -1 (未找到) cache.put(4, 4); // 该操作会使得密钥 1 作废 cache.get(1); // 返回 -1…
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122. 买卖股票的最佳时机 II
题目描述 给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。 设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你可以尽可能地完成更多的交易(多次买卖一支股票)。 注意:你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。 示例 1: 输入: [7,1,5,3,6,4] 输出: 7 解释: 在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 3 天(股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。 随后,在第 4 天(股票价格 = 3)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6-3 = 3 。 示例 2: 输入: [1,2,3,4,5] 输出: 4 解释: 在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5…
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124. 二叉树中的最大路径和
题目描述 给定一个非空二叉树,返回其最大路径和。 本题中,路径被定义为一条从树中任意节点出发,达到任意节点的序列。该路径至少包含一个节点,且不一定经过根节点。 示例 1: 输入: [1,2,3] 1 / \ 2 3 输出: 6 示例 2: 输入: [-10,9,20,null,null,15,7] -10 / \ 9 20 / \ 15 7 输出: 42 https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-maximum-path-sum/ 解法1 – DFS(超时) 刚遇到题目时没有什么思路,根据题目描述“本题中,路径被定义为一条从树中任意节点出发,达到任意节点的序列。该路径至少包含一个节点,且不一定经过根节点。”,发现这很像图数据结构的DFS算法。 我们可以把树转换为无向图,这通过向TreeNode数据结构添加Parent字段就能够实现。这样,每个节点有三个临接点分别是左子树、右子树、父节点。 我们从树中寻找val大于0的节点作为DFS的起点,从所有的起点出发遍历完这棵树,肯定能找到包含答案的路径。我们累积走过的每一个定点的值,用当前累积的值更新全局变量result,result就存放了最终的答案。 很遗憾,上面的方法虽然能够找到正确的答案,但是效率太低。我一时也没有找到这种方法的优化思路,先记录下来。 解法2 方法2来自于该题目的评论区。思路是:节点n向父节点汇报以下三者中的最大值;如果节点n是叶节点则仅汇报节点n自身的值。 节点n的值 节点n的值+节点n左子树汇报的值 节点n的值+节点n右子树汇报的值 我们以图2为例,红色字体给出的是节点向其父节点按照上述规则汇报的值。注意,图2与图1不相同。 有了上面的图,我们把图中每个顶点“臆想”成该顶点就是整颗树的根节点,而忽略掉该节点之上的其他节点。然后我们对每个“臆想”的根节点,按照以下规则计算出的最大值。 根节点的值 根节点的值+左子树汇报的值 根节点的值+右子树汇报的值 根节点的值+左子树汇报的值+右子树汇报的值 因为我们把每个节点“臆想”成根节点,我们才会有上面规则的第4条。需要注意的是,该问题的解并不一定来源于整颗树的根节点。我们想个反例,把图2的根节点5的值调整为-∞,那么解应该来源于节点8.…
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115. 不同的子序列
题目描述 给定一个字符串 S 和一个字符串 T,计算在 S 的子序列中 T 出现的个数。 一个字符串的一个子序列是指,通过删除一些(也可以不删除)字符且不干扰剩余字符相对位置所组成的新字符串。(例如,”ACE” 是 “ABCDE” 的一个子序列,而 “AEC” 不是) 示例 1: 输入: S = “rabbbit”, T = “rabbit” 输出: 3 解释: 如下图所示, 有 3 种可以从 S 中得到 “rabbit” 的方案。 (上箭头符号 ^ 表示选取的字母) rabbbit ^^^^ ^^ rabbbit ^^ ^^^^ rabbbit ^^^ ^^^ 示例 2: 输入: S = “babgbag”, T = “bag” 输出: 5 解释: 如下图所示, 有 5 种可以从 S 中得到 “bag” 的方案。 (上箭头符号 ^ 表示选取的字母) babgbag…