数据结构与算法②(复杂度相关OJ)(六道数组OJ题)(上)

简介: 数据结构与算法②(复杂度相关OJ)(六道数组OJ题)

该部分是力扣有关数组的OJ题(为了熟悉复杂度),点标题链接就能跳到相应题目

(没了解过力扣刷题的可以去搜搜力扣的出题方式)

比如:int* returnSize:这个参数是用来保存返回的数组的长度的,对于刚刷数组的同学需要注意,要给它赋值以返回数组的长度,不然是不可以的。(另一些参数是什么猜不到可以搜)

(还有力扣C语言一般是给你一个函数,你只需要实现这个函数就行,头文件什么的都包有了)

一.面试题 17.04. 消失的数字

数组nums包含从0到n的所有整数,但其中缺了一个。请编写代码找出那个缺失的整数。

你有办法在O(n)时间内完成吗?

示例 1:

输入:[3,0,1]

输出:2

示例 2:

输入:[9,6,4,2,3,5,7,0,1]

输出:8

求和法:

时间O(N) 空间O(1)

由观察可知,缺少的数字等于0~n数字之和减去0~n除了所缺少数字外其他数字之和。

 
//求和法   时间O(N)      空间O(1)
int missingNumber(int* nums, int numsSize) {
    int x = 0;
    for (int i = 0;i <= numsSize;i++)
    {
        x += i;
    }
    for (int i = 0;i < numsSize;i++)
    {
        x -= nums[i];
    }
    return x;
}

异或法:

(此时就是在一堆数字中找只出现一次的数字了(找一个单身狗))

(下题是找两个单身狗的题)单身狗题目讲解:

C语言进阶21收尾(编程练习)(atoi,strncpy,strncat,offsetof模拟实现+找单身狗+宏交换二进制奇偶位)_从右向左奇数位和减偶数位和编程-CSDN博客

时间O(N) 空间O(1)

首先要明白什么是异或(异或就是二进制位的数值,相等则为0,不相等则为1)

假设a!=b,则有以下公式:

a^a = 0;

a^b = b^a;

0^a = a;

根据公式可以想到:

先将0~n的所有数字全部异或

ret1 = 0^1^……^n;

再将数组(缺失数字)中的数全部异或

ret2 = nums[0]^nums[2]^……^nums[numsSize-1];

最后将ret1和ret2异或,所得结果就是缺失的数字。

 
//异或法      时间O(N)      空间O(1)
int missingNumber(int* nums, int numsSize) {
    int x = 0;
    for (int i = 0;i <= numsSize;i++)
    {
        x ^= i;
    }
    for (int i = 0;i < numsSize;i++)
    {
        x ^= nums[i];
    }
    return x;
}

二. 剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数

一个整型数组 nums 里除两个数字之外,其他数字都出现了两次。

请写程序找出这两个只出现一次的数字。要求时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。

示例 1:

输入:nums = [4,1,4,6]

输出:[1,6] 或 [6,1]

示例 2:

输入:nums = [1,2,10,4,1,4,3,3]

输出:[2,10] 或 [10,2]

限制:


  • 2 <= nums.length <= 10000

解析:

(找两个单身狗)

如果我们按照之前的思路直接异或 肯定只会出来一个四不像数

假设数组1 2 3 3 1 4

我们把 两个单身狗分成两个组

而组中其他的数字就都不是单身狗

此时我们在分组异或就分别得到了2个单身狗

问题 我们以什么为依据分组?

依据 二进制位 异或把相同的数字变成0,不同的数字变成1,

我们根据1在哪位 就说明单身狗这个的二进制位不同 ,按照这个二进制位分

两个单身狗是不可能进到一组的

① 我们依然把数组中所有数字异或到一起 然后判断这个数字的二进制位 因为有两个单身狗2和4

0010 和0100最后异或完毕得到的二进制位是 0110 说明两个单身狗数字的二进制最后位是相等

我们左移一位得到了1 就说明 两个单身狗数字的倒数第二位二进制数 不相等

② 让数组中所有的数字左移一位 如果等于 1 放进第一个数组中

如果等于0 放进第二个数组中

③ 把数组中的数字全部异或就得到了 2个单身狗

异或法:

时间O(N) 空间O(1)

 
int* singleNumbers(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
 
    int *arr=(int*)calloc(2 , sizeof(int));
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < numsSize; i++)
    {
        sum ^= nums[i];
    }
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < 32; i++)
    {
        if (sum & 1 << i) //循环判断第几位是1
        {
            count = i;//如果是1 记录下来
            break;
        }
    }
    for (int i = 0; i < numsSize; i++)
    {
        if (nums[i] & 1 << count)
        {
            arr[0] ^= nums[i];
        }
        else
        {
            arr[1] ^= nums[i];
        }
    }
    *returnSize = 2;
    printf("[%d,%d]",arr[0],arr[1]);
    return arr;
}

三. 189. 轮转数组

给定一个整数数组 nums,将数组中的元素向右轮转 k 个位置,其中 k 是非负数。

示例 1:

输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3

输出:[5,6,7,1,2,3,4]解释:

向右轮转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6]

向右轮转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5]

向右轮转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

示例 2:

输入:nums = [-1,-100,3,99], k = 2 输出:[3,99,-1,-100] 解释:向右轮转 1 步: [99,-1,-100,3]向右轮转 2 步: [3,99,-1,-100]

提示:

  • 1 <= nums.length <= 10^5
  • -2^31 <= nums[i] <= 2^31 - 1
  • 0 <= k <= 10^5

进阶:

  • 尽可能想出更多的解决方案,至少有 三种 不同的方法可以解决这个问题。
  • 你可以使用空间复杂度为 O(1) 的 原地 算法解决这个问题吗?

暴力旋转法(超时):

时间O(N*K) 空间O(1)

暴力旋转 和以前写过的字符串左旋一样,但时间过不了。

法三的三步旋转法我们也在这篇博客讲过:

C语言进阶⑬(字符串函数)+(指针编程题)strlen+strcpy+strcat+strstr+strtok+strerror_字符串指针函数创建-CSDN博客

 
//法一:移首补尾法   时间O(N*K)      空间O(1)
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
    for (int j = 0;j < k;j++)
    {
        int tmp = nums[numsSize - 1];
        for (int i = numsSize - 1;i >= 1;i--)
        {
            nums[i] = nums[i - 1];
        }
        nums[0] = tmp;
    }
}

开辟新空间:

时间O(N) 空间O(N)

以额外的空间换取时间;开辟额外的数组进行存储。

 
//法二:开辟新空间    时间O(N)   空间O(N)
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
    k %= numsSize;//k可能大于numsSize
    int arr[100000] = { 0 };
    int j = 0;
    for (int i = (numsSize - k);i <= (numsSize - 1);i++, j++)
    {
        arr[j] = nums[i];
    }
    for (int i = 0;i <= (numsSize - k - 1);i++, j++)
    {
        arr[j] = nums[i];
    }
    for (int i = 0;i <= numsSize - 1;i++)
    {
        nums[i] = arr[i];
    }
}

三步旋转法:

 
//法三:三步旋转法   时间O(N)  空间O(1)
void reverse(int* nums, int left, int right)
{
    while (left < right)
    {
        int tmp = nums[left];
        nums[left] = nums[right];
        nums[right] = tmp;
        left++;
        right--;
    }
}
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
    k %= numsSize;
    reverse(nums, numsSize - k, numsSize - 1);//1 旋转右部分
    reverse(nums, 0, numsSize - k - 1);//2 旋转左部分
    reverse(nums, 0, numsSize - 1);//3 整体旋转
}

数据结构与算法②(复杂度相关OJ)(六道数组OJ题)(下):https://developer.aliyun.com/article/1513314

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