【编码狂想】LeetCode 字符串和数组篇:挑战算法精髓,深化程序设计基础

简介: 【编码狂想】LeetCode 字符串和数组篇:挑战算法精髓,深化程序设计基础



🌐数组/字符串篇

😎1 合并两个有序数组

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1 和 nums2,另有两个整数 m 和 n ,分别表示 nums1 和 nums2 中的元素数目。

请你 合并 nums2 到 nums1 中,使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

注意:最终,合并后数组不应由函数返回,而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况,nums1 的初始长度为 m + n,其中前 m 个元素表示应合并的元素,后 n 个元素为 0 ,应忽略。nums2 的长度为 n 。

示例1:
输入:nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
输出:[1,2,2,3,5,6]
解释:需要合并 [1,2,3] 和 [2,5,6] 。
合并结果是 [1,2,2,3,5,6] ,其中斜体加粗标注的为 nums1 中的元素。
示例2:
输入:nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出:[1]
解释:需要合并 [1] 和 [] 。
合并结果是 [1] 。

代码模板:

class Solution {
public:
    void merge(vector<int>& nums1, int m, vector<int>& nums2, int n) {
    }
};

💡解决如下:

/*思路1*/
//先将nums2加到nums末尾,再排序(升序)即可
/*思路2*/
//遍历nums1和nums2,
//若nums1[i]>num2[j],num2[j]插入nums1[i]前
//若nums1[i]==num2[j],num2[j]插入nums1[i]后
//若nums1[i]<num2[j],则继续遍历num1,直到找到最小的nums[k]>=num2[j],num2[j]插入nums1[k]前,找不到则直接插入nums1末尾
/*思路一求解*/
class Solution {
public:
    void merge(vector<int>& nums1, int m, vector<int>& nums2, int n) {
        //去除nums1多余的元素0
        //for(int i=m;i<nums1.size();i++){  //循环删除导致迭代器失效
        //    nums1.erase(nums1.begin()+i);
        //}
        nums1.erase(nums1.begin()+m,nums1.end());
        //合并nums2==>nums1
        for(int i=0;i<n;i++){
            nums1.push_back(nums2[i]);
        }
        //整体排序
        sort(nums1);
    }
    void sort(vector<int> &v){
        for(int i=0;i<v.size()-1;i++){
            int k=i;
            for(int j=i+1;j<v.size();j++){
                if(v[k]>v[j]){
                    int t=v[k];
                    v[k]=v[j];
                    v[j]=t;
                }
            }
        }
    }
};

😎2 移除元素

给你一个数组 nums 和一个值 val,你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素,并返回移除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间,你必须仅使用 O(1) 额外空间并 原地 修改输入数组。

元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

说明:

为什么返回数值是整数,但输出的答案是数组呢?

请注意,输入数组是以「引用」方式传递的,这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

你可以想象内部操作如下:

// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说,不对实参作任何拷贝

int len = removeElement(nums, val);

// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。

for (int i = 0; i < len; i++) {

   print(nums[i]);

}

示例1:
输入:nums = [3,2,2,3], val = 3
输出:2, nums = [2,2]
解释:函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。例如,函数返回的新长度为 2 ,而 nums = [2,2,3,3] 或 nums = [2,2,0,0],也会被视作正确答案。
示例2:
输入:nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出:5, nums = [0,1,3,0,4]
解释:函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。注意这五个元素可为任意顺序。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

代码模板:

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
    }
};

💡解决如下:

//思路:遍历找到val值相等元素,删除即可
class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        for(int i=0;i<nums.size();){
            if(nums[i]==val) nums.erase(nums.begin()+i);
            else i++;
        }
        return int(nums.size());
    }
};

😎3 删除有序数组中的重复项

给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ,请你 原地 删除重复出现的元素,使每个元素 只出现一次 ,返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。

考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ,你需要做以下事情确保你的题解可以被通过:

更改数组 nums ,使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素,并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。

返回 k 。

判题标准:

系统会用下面的代码来测试你的题解:

int[] nums = [...]; // 输入数组

int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的期望答案

int k = removeDuplicates(nums); // 调用

assert k == expectedNums.length;

for (int i = 0; i < k; i++) {

   assert nums[i] == expectedNums[i];

}

如果所有断言都通过,那么您的题解将被 通过。

示例 1:
输入:nums = [1,1,2]
输出:2, nums = [1,2,_]
解释:函数应该返回新的长度 2 ,并且原数组 nums 的前两个元素被修改为 1, 2 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
示例 2:
输入:nums = [0,0,1,1,1,2,2,3,3,4]
输出:5, nums = [0,1,2,3,4]
解释:函数应该返回新的长度 5 , 并且原数组 nums 的前五个元素被修改为 0, 1, 2, 3, 4 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

代码模板:

class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
    }
};

💡解决如下:

//思路:新建一个集合set存储出现过的元素【边初始化边查找】,对于每个元素都进行find,未找到则插入,找到则删除该向量元素
class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
        set<int> s;
        for(int i=0;i<nums.size();){
            if(i!=0){//对于向量非首项
                if(s.find(nums[i]) !=s.end()){//如果集合s中已经有出现nums[i]
                    nums.erase(nums.begin()+i);
                }
                else{
                    s.insert(nums[i]);
                    i++;
                }
            }
            else {//对于向量首项
                s.insert(nums[i]);
                i++;
            }
        }
        return nums.size();
    }
};

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😎4 删除有序数组中的重复项Ⅱ

给你一个有序数组 nums ,请你 原地 删除重复出现的元素,使得出现次数超过两次的元素只出现两次 ,返回删除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间,你必须在 原地 修改输入数组 并在使用 O(1) 额外空间的条件下完成。

说明:

为什么返回数值是整数,但输出的答案是数组呢?

请注意,输入数组是以「引用」方式传递的,这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

你可以想象内部操作如下:

// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说,不对实参做任何拷贝

int len = removeDuplicates(nums);

// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。

for (int i = 0; i < len; i++) {

   print(nums[i]);

}

示例 1:
输入:nums = [1,1,1,2,2,3]
输出:5, nums = [1,1,2,2,3]
解释:函数应返回新长度 length = 5, 并且原数组的前五个元素被修改为 1, 1, 2, 2, 3。 不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
示例 2:
输入:nums = [0,0,1,1,1,1,2,3,3]
输出:7, nums = [0,0,1,1,2,3,3]
解释:函数应返回新长度 length = 7, 并且原数组的前五个元素被修改为 0, 0, 1, 1, 2, 3, 3。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
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代码模板:

class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
    }
};
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💡解决如下:

//思路:遍历,flag标志出现次数,[flag=0初始值]
//当前元素和前一元素不相等 | 首项,继续循环下一个
//else 当前元素和前一元素相等则flag++
//当flag=1表示出现两次,后续和前一字符相等的删去
class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
        int flag=0;
        for(int i=0;i<nums.size();){
            if(i==0 || nums[i]!=nums[i-1]){
                i++;
                flag=0;
            }
            else{
                if(flag ==1){
                    nums.erase(nums.begin()+i);
                }
                else {
                    flag++;
                    i++;
                }
            }
        }
        return nums.size();
    }
};

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😎5 多数元素

给定一个大小为 n 的数组 nums ,返回其中的多数元素。多数元素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多数元素。

示例 1:
输入:nums = [3,2,3]
输出:3
示例 2:
输入:nums = [2,2,1,1,1,2,2]
输出:2
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代码模板:

class Solution {
public:
    int majorityElement(vector<int>& nums) {
    }
};
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💡解决如下:

//思路:摩尔投票法
class Solution {
public:
    int majorityElement(vector<int>& nums) {
        int n=nums[0],count=0;
        for(int i=0;i<nums.size();i++){
            if(i==0 || nums[i]==n){
                count++;
            }
            else{
                if(count==0){
                    n=nums[i];
                    count=1;
                }
                 count--;
            }
        }
        return n;
    }
};

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😎6 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]

代码模板:

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
    }
};

💡解决如下:

//思路1:按照逻辑顺序:存储向量尾元素,然后尾部向前 逐一向前赋值。
//超出时间复杂度
/*
class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        for(int i=0;i<k;i++){
            int m=nums[nums.size()-1];
            for(int j=nums.size()-1;j>0;j--){
                nums[j]=nums[j-1];
            }
            nums[0]=m;
        }
    }
};*/
//优化思路2:存储向量尾元素,去除向量尾元素,向首元素插入尾元素.
//超出时间复杂度
/*class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        for(int i=0;i<k;i++){
            int m=nums[nums.size()-1];
            nums.erase(nums.begin()+nums.size()-1);
            nums.insert(nums.begin(),m);
        }
    }
};*/
//优化思路3:直接新建一个向量,然后直接计算最终顺序解答!
class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        int n=nums.size();
        //k超过向量长度
        k=k%n;
        vector<int> v(n);
        for(int i=0;i<n;i++){
            v[(i+k)%n]=nums[i];
        }
        nums=v;
    }
};

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😎7 买卖股票的最佳时机

给定一个数组 prices ,它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。

你只能选择 某一天 买入这只股票,并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。

返回你可以从这笔交易中获取的最大利润。如果你不能获取任何利润,返回 0 。

示例 1:
输入:[7,1,5,3,6,4]
输出:5
解释:在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出,最大利润 = 6-1 =             5 。
     注意利润不能是 7-1 = 6, 因为卖出价格需要大于买入价格;同时,你不能在买入前卖出股票。
示例 2:
输入:prices = [7,6,4,3,1]
输出:0
解释:在这种情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

代码模板:

class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
    }
};

💡解决如下:

//思路1:两次遍历,外层遍历买入,内层统计每次的利润,大则更新
//超出时间复杂度
/*class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int max=0;
        int input=0,out=0;
        for(int i=0;i<prices.size()-1;i++){
            for(int j=i+1;j<prices.size();j++){
                int sub=prices[j]-prices[i];
                if(sub<=0) continue;
                else{
                    if(sub>max){
                        max=sub;
                        out=j+1;
                        input=i+1;
                    }
                }
            }
        }
        return max;
    }
};*/
//优化思路:一次遍历
class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        if (prices.empty()) {
            return 0;
        }
        int maxProfit = 0;
        int minPrice = prices[0];
        for (int i = 1; i < prices.size(); ++i) {
            int currentProfit = prices[i] - minPrice;//当前利润
            maxProfit = max(maxProfit, currentProfit);//更新最大利润
            minPrice = min(minPrice, prices[i]);//更新最低买入价格
        }
        return maxProfit;
    }
};

😎8 买卖股票的最佳时机 II

给你一个整数数组 prices ,其中 prices[i] 表示某支股票第 i 天的价格。

在每一天,你可以决定是否购买和/或出售股票。你在任何时候 最多 只能持有 一股 股票。你也可以先购买,然后在 同一天 出售。

返回 你能获得的 最大 利润 。

示例 1:
输入:prices = [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 。
      总利润为 4 + 3 = 7 。
示例 2:
输入:prices = [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 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获 
      得利润 = 5 - 1 = 4 。
      总利润为 4 。
示例 3:
输入:prices = [7,6,4,3,1]
输出:0
解释:在这种情况下, 交易无法获得正利润,所以不参与交易可以获得最大利润,最大利润为 0 。

代码模板:

class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
    }
};

💡解决如下:

//思路1:两次遍历,外层遍历买入,内层统计每次的利润,大则更新
//当天赚,还可以当天买max1
//当天赚,隔一天买max2
//超出时间复杂度
/*
class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int max=0,max1=0,max2=0;
        for(int i=0;i<prices.size()-1;i++){//当天赚,还可以当天买max1
            for(int j=i+1;j<prices.size();j++){
                int sub=prices[j]-prices[i];
                if(sub<=0) {
                    continue;
                }
                else{
                    max1+=sub;
                    i=j-1;
                    break;   
                }
            }
        }
        for(int i=0;i<prices.size()-1;i++){//当天赚,隔一天买max2
            for(int j=i+1;j<prices.size();j++){
                int sub=prices[j]-prices[i];
                if(sub<=0) {
                    continue;
                }
                else{
                    max2+=sub;
                    i=j;
                    break;  
                }
            }
        }
        max=max1>max2?max1:max2;
        return max;
    }
};*/
class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int n = prices.size();
        if (n <= 1) {
            return 0;
        }
        // 定义两个状态数组
        vector<int> buy(n, 0);
        vector<int> sell(n, 0);
        // 初始化第一天的状态
        buy[0] = -prices[0];
        sell[0] = 0;
        // 状态转移
        for (int i = 1; i < n; ++i) {
            buy[i] = max(buy[i-1], sell[i-1] - prices[i]);
            sell[i] = max(sell[i-1], buy[i-1] + prices[i]);
        }
        // 最终的答案是最后一天不持有股票的状态
        return sell[n-1];
    }
};

😎9 罗马数字转整数

罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, L,C,D 和 M。

字符          数值

I             1

V             5

X             10

L             50

C             100

D             500

M             1000

例如, 罗马数字 2 写做 II ,即为两个并列的 1 。12 写做 XII ,即为 X + II 。 27 写做  XXVII, 即为 XX + V + II 。

通常情况下,罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例,例如 4 不写做 IIII,而是 IV。数字 1 在数字 5 的左边,所表示的数等于大数 5 减小数 1 得到的数值 4 。同样地,数字 9 表示为 IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况:

I 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边,来表示 4 和 9。

X 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边,来表示 40 和 90。

C 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边,来表示 400 和 900。

给定一个罗马数字,将其转换成整数。

示例 1:
输入: s = "III"
输出: 3
示例 2:
输入: s = "IV"
输出: 4
示例 3:
输入: s = "IX"
输出: 9
示例 4:
输入: s = "LVIII"
输出: 58
解释: L = 50, V= 5, III = 3.
示例 5:
输入: s = "MCMXCIV"
输出: 1994
解释: M = 1000, CM = 900, XC = 90, IV = 4.

代码模板:

class Solution {
public:
    int romanToInt(string s) {
    }
};

💡解决如下:

class Solution {
public:
    int romanToInt(string s) {
        map<char,long> m;
        m['I']=1;
        m['V']=5;
        m['X']=10;
        m['L']=50;
        m['C']=100;
        m['D']=500;
        m['M']=1000;
        long sum=0,slen=s.length();
        for(int i=0;i<slen;i++){
            if(s[i]=='I'){
                if(s[i+1]=='V') {sum+=4;i++;}
                else if(s[i+1]=='X') {sum+=9;i++;}
                else sum+=m[s[i]];
            }
            else if(s[i]=='X'){
                if(s[i+1]=='L') {sum+=40;i++;}
                else if(s[i+1]=='C') {sum+=90;i++;}
                else sum+=m[s[i]];
            }
            else if(s[i]=='C'){
                if(s[i+1]=='D') {sum+=400;i++;}
                else if(s[i+1]=='M') {sum+=900;i++;}
                else sum+=m[s[i]];
            }
            else sum+=m[s[i]];
        }
        return sum;
    }
};

😎10 最后一个单词的长

给你一个字符串 s,由若干单词组成,单词前后用一些空格字符隔开。返回字符串中 最后一个 单词的长度。

单词 是指仅由字母组成、不包含任何空格字符的最大子字符串。

示例 1:
输入:s = "Hello World"
输出:5
解释:最后一个单词是“World”,长度为5。
示例 2:
输入:s = "   fly me   to   the moon  "
输出:4
解释:最后一个单词是“moon”,长度为4。
示例 3:
输入:s = "luffy is still joyboy"
输出:6
解释:最后一个单词是长度为6的“joyboy”。

代码模板:

class Solution {
public:
    int lengthOfLastWord(string s) {
    }
};

💡解决如下:

//思路:从后往前,先定位到最后一个字母开始计数,向前找到第一个空格计数结束
class Solution {
public:
    int lengthOfLastWord(string s) {
        int slen=s.length();
        if(slen==1) return 1;
        int i=slen-1;
        int count=0;
        while(i>=0 && s[i]==' '){//跳过尾部的空格,定位到单词的尾字母
            i--;
        }
        while(i>=0 && s[i]!=' '){
            count++;
            i--;
        }
        return count;
    }
};

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