剑指offer全集系列Java版本(2)-阿里云开发者社区

反转链表

解法1: 使用堆栈

思路如下, 首先创建一个堆栈, 然后依次遍历链表, 将链表的结点依次存入堆栈, 然后新建一个链表然后依次弹出结点, 让后将此弹出的结点, 尾插到新链表的尾部

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(n)

import java.util.*;
 
/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */
 
public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param head ListNode类 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode ReverseList (ListNode head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        // write code here
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        ListNode newHead = new ListNode(0);
        ListNode result = newHead;
        while(head != null) {
            stack.push(head.val);
            head = head.next;
        }
        while(!stack.isEmpty()) {
            newHead.val = stack.pop();
            if (stack.isEmpty()) {
                break;
            }
            ListNode tem = new ListNode(0);
            newHead.next = tem;
            newHead = newHead.next;
        }
        return result;
 
    }
}

解法2: 依次遍历

使用多指针的方法, 依次将结点的next赋值为他的前一个结点, 然后往后遍历.

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

import java.util.*;
 
/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */
 
public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param head ListNode类 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode ReverseList (ListNode head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        if (head.next == null) {
            return head;
        }
        // write code here
        ListNode l = head;
        
        ListNode center = head.next;
        ListNode r = center.next;
 
        l.next = null;
        while (center != null) {
            center.next = l;
            l = center;
            center = r;
            if (r == null) {
                return l;
            }
            r = r.next;
        }
        return null;
 
 
    }
}

解法3: 递归

使用递归的方法来遍历这个集合, 这种方法类似于使用堆栈的方法 , 虽然代码少了很多, 但是代码的可读性缺不高, 非常锻炼玩家的思维能力.

import java.util.*;
 
/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */
 
public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param head ListNode类 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode ReverseList (ListNode head) {
        // write code here
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode next = head.next;
        ListNode reverse  = ReverseList(next);
        next.next = head;
        head.next = null;
        return reverse;
    }
}

需要注意的是, 如果调用过多的递归, 会导致函数调用栈溢出的情况.

替换空格

题目中给出的字符串为一个StringBuffer字符串, 他是线程安全的字符串, 同时也可以对其进行修改的字符串(我们知道java中String类是不能修改的)

在做题之前 , 我们首先应该去了解String类和StringBuffer, 和StringBuilder中提供了哪些方法供我们使用, 我将其整理在了后面的附录中, 可以点击目录查看.

我们有很多种实现的方法, 例如:

解法1: 新建一个StringBuffer字符串

新建一个StringBuffer对象, 以此扫描str, 如果不是空格, 就直接追加字符到新的字符串中, 如果是空格, 就将%20追加到新的字符串中, 然后返回他的toString方法的返回值就行.

import java.util.*;
public class Solution {
    public String replaceSpace(StringBuffer str) {
      StringBuffer strb = new StringBuffer();
        for(int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char tem = str.charAt(i);
            if (tem == ' ') {
                strb.append("%20");
            } else {
                strb.append(tem);
            }
        }
        return strb.toString();
    }
}

解法2: delete(deleteCharAt) + insert

直接遍历str, 如果是空格就先将其删除然后, 再插入%20

import java.util.*;
public class Solution {
    public String replaceSpace(StringBuffer str) {
      for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char tem = str.charAt(i);
            if (tem == ' ') {
                str.deleteCharAt(i);
                str.insert(i,"%20");
            }
        }
        return str.toString();
    }
}

二叉树

树是一种逻辑结构,同时也是一种分层结构,

其定义结构如下:

有且仅有一个特定的点可以做为根节点
树的根节点是没有前驱的
树的所有结点可以有0个或者是多个后继
特殊的,我们将每个父亲最多只有两个孩子的树叫做二叉树

二叉树有什么特点??

二叉树的结构代码定义:

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
 
typedef char ElementType;
typedef struct BNode {
  ElementType data;
  struct BNode* left;
  struct BNode* right;
}BNode,*BTree;

辅助队列:

typedef struct tag {
  BiTree p;
  struct tag* next;
}tag_t,*ptag_t;

建树的过程:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
 
 
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
 
typedef char ElementType;
typedef struct BNode {
  ElementType data;
  struct BNode* left;
  struct BNode* right;
}BNode,* BiTree;
 
typedef struct tag {
  BiTree p;
  struct tag* next;
}tag_t,*ptag_t;
 
int main() {
  BiTree pnew;   // 树的新的结点
  BiTree tree = NULL; // 树根
  ptag_t phead = NULL, ptail = NULL, listpnew = NULL, pcur = NULL;
  char c;
  while (scanf("%c", &c)) {
    if (c == '\n') {
      break;
    }
    pnew = (BiTree)calloc(1, sizeof(BNode));
    pnew->data = c;
    listpnew = (ptag_t)calloc(1, sizeof(tag_t));
    listpnew->p = pnew;
 
    if (NULL == tree) {
      tree = pnew;
      phead = listpnew;
      ptail = listpnew;
      pcur = listpnew;
    }
    else {
      ptail->next = listpnew;
      ptail = listpnew;
      if (pcur->p->left == NULL) {
        pcur->p->left = pnew;
      }
      else if (pcur->p->right == NULL ){
        pcur->p->right = pnew;
        pcur = pcur->next;
      }
 
    }
  }
 
  return 0;
}

树是一种简单的数据结构, 面试中提到的树一般都是二叉树, 也就是一种特殊的树结构, 根节点没有父结点. ,每个结点有一到两个子节点, 树存在着好几种遍历方式, 一般有:

前序遍历: 先访问根节点, 再访问左子节点, 然后再访问右子节点
中序遍历: 先访问左子节点, 然后访问根节点, 随后访问右子节点
后序遍历: 先访问左子节点, 然后访问右子节点, 最后访问根节点

前中后序遍历的实现(递归实现) :

前序遍历:

以上这三种遍历方式的六种实现应该了如指掌

接下来看这三个遍历的例子:

void preOrder(BiTree root) {
  if (root == NULL) {
    return;
  }
  printf("%c", root->data);
  preOrder(root->left);
  preOrder(root->right);
}
 
void inOrder(BiTree root) {
  if (root == NULL) {
    return;
  }
  inOrder(root->left);
  printf("%c", root->data);
  inOrder(root->right);
}
 
void lastOrder(BiTree root) {
  if (root == NULL) {
    return;
  }
  lastOrder(root->left);
  lastOrder(root->right);
  printf("%c", root->data);
}

宽度优先遍历: 先访问第一层的结点, 在访问第二层的结点, 每一层就时从左到右以此访问.

广度优先遍历的代码:

广度优先遍历需要借助一个辅助队列, 如下:

void levelOrder(BiTree root) {
  SqQueue queue; // 辅助队列
  InitQueue(queue); // 初始化一个队列.
  EnQueue(queue, root);  // 将根节点首先放入队列
  while (!isEmpty(queue)) {
    BiTree tem;
    DeQueue(queue,tem);  // 出队一个元素.
    printf("%c", tem->data); // 
    if (tem->left != NULL) {  // 如果左孩子不为空, 就将左孩子入队
      EnQueue(queue, tem->left);
    }
    if (tem->right != NULL) { // 如果右孩子不为空, 就将右孩子入队
      EnQueue(queue, tem->right);
    }
  }
}

带权路径之和:

带权路径之和为每个叶子结点的深度(路径长度)和其权值的乘积..

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
 
 
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
 
typedef struct BNode {
  char data;
  struct BNode* left;
  struct BNode* right;
}BNode, * BiTree;
 
 
typedef struct tag {
  BiTree p;
  struct tag* next;
}tag_t, * ptag_t;
 
 
int wpl = 0;
int wpl_preOrder(BiTree root, int deep) {
  if (root == NULL) {
    return;
  }
  if (root->left == NULL && root->right == NULL) {
    wpl += deep * (root->data);
  }
  printf("%c", root->data);
  wpl_preOrder(root->left, deep + 1);
  wpl_preOrder(root->right, deep +1);
  return wpl;
}
 
int WPL(BiTree root) {
  wpl = 0;
  return wpl_preOrder(root, 0);
}

链表的中间结点

题目链接:

实例

通过例子可以知道, 加入链表有技术个数, 那么中间结点就为中间那个数, 如果为偶数个, 那么中间结点就有两个, 例如{1,2,3,4}, 中间结点为2和3, 但是我们认为中间结点为3, 于是返回3的地址.

思路: 使用快慢指针定义连个指针, 他们刚开始都指向头结点, 分别为slow指针和fast指针, 定义: slow指针每次只走一个结点, fast指针每次走两个结点.

经过第一次slow走一步, fast走两步:

然后再走一次, 结果如下:

此时, fast指向NULL, slow刚好指向了中间这个结点

假设现在有奇数个结点, 如下:

现在slow走一步, fast走两步

第一次:

第二次:

此时, fast的next为空时, slow指向中间结点

总结, 上面两种情况, 无论是奇数个结点还是偶数个结点, 只要fast的next为NULL或者fast本身为NULL的时候, slow就会指向中间结点.

/**
 * struct ListNode {
 *  int val;
 *  struct ListNode *next;
 * };
 */
/**
 * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
 *
 * 
 * @param head ListNode类 
 * @return ListNode类
 */
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head ) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    while(fast && fast->next) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
    }
    return slow;
}

附录

StringBuffer类中常用的方法

Modifier and Type	Method and Description
`StringBuffer`	`append(boolean b)` 将 `boolean`参数的字符串表示附加到序列中。
`StringBuffer`	`append(char c)` 将 `char`参数的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(char[] str)` 将 `char`数组参数的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(char[] str, int offset, int len)` 将 `char`数组参数的子阵列的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(CharSequence s)` 追加指定的 `CharSequence`到这个序列。
`StringBuffer`	`append(CharSequence s, int start, int end)` 追加指定的序列 `CharSequence`到这个序列。
`StringBuffer`	`append(double d)` 将 `double`参数的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(float f)` 将 `float`参数的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(int i)` 将 `int`参数的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(long lng)` 将 `long`参数的字符串表示附加到此序列。
`StringBuffer`	`append(Object obj)` 追加 `Object`参数的字符串表示。
`StringBuffer`	`append(String str)` 将指定的字符串附加到此字符序列。
`StringBuffer`	`append(StringBuffer sb)` 将指定 `StringBuffer`这个序列。
`StringBuffer`	`appendCodePoint(int codePoint)` 将 `codePoint`参数的字符串表示法附加到此序列。
`int`	`capacity()` 返回当前容量。
`char`	`charAt(int index)` 返回 `char`在指定索引在这个序列值。
`int`	`codePointAt(int index)` 返回指定索引处的字符（Unicode代码点）。
`int`	`codePointBefore(int index)` 返回指定索引之前的字符（Unicode代码点）。
`int`	`codePointCount(int beginIndex, int endIndex)` 返回此序列指定文本范围内的Unicode代码点数。
`StringBuffer`	`delete(int start, int end)` 删除此序列的子字符串中的字符。
`StringBuffer`	`deleteCharAt(int index)` 删除 `char`在这个序列中的指定位置。
`void`	`ensureCapacity(int minimumCapacity)` 确保容量至少等于规定的最小值。
`void`	`getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin)` 字符从该序列复制到目标字符数组 `dst` 。
`int`	`indexOf(String str)` 返回指定子字符串第一次出现的字符串内的索引。
`int`	`indexOf(String str, int fromIndex)` 返回指定子串的第一次出现的字符串中的索引，从指定的索引开始。
`StringBuffer`	`insert(int offset, boolean b)` 在此序列中插入 `boolean`参数的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int offset, char c)` 在此序列中插入 `char`参数的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int offset, char[] str)` 在此序列中插入 `char`数组参数的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int index, char[] str, int offset, int len)` 在此序列中插入 `str`数组参数的子阵列的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int dstOffset, CharSequence s)` 将指定的 `CharSequence`这个序列。
`StringBuffer`	`insert(int dstOffset, CharSequence s, int start, int end)` 将指定的子序列 `CharSequence`这个序列。
`StringBuffer`	`insert(int offset, double d)` 在此序列中插入 `double`参数的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int offset, float f)` 在此序列中插入 `float`参数的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int offset, int i)` 将第二个 `int`参数的字符串表示插入到此序列中。
`StringBuffer`	`insert(int offset, long l)` 在此序列中插入 `long`参数的字符串表示形式。
`StringBuffer`	`insert(int offset, Object obj)` 将 `Object`参数的字符串表示插入到此字符序列中。
`StringBuffer`	`insert(int offset, String str)` 将字符串插入到此字符序列中。
`int`	`lastIndexOf(String str)` 返回指定子字符串最右边出现的字符串内的索引。
`int`	`lastIndexOf(String str, int fromIndex)` 返回指定子字符串最后一次出现的字符串中的索引。
`int`	`length()` 返回长度（字符数）。
`int`	`offsetByCodePoints(int index, int codePointOffset)` 返回此序列中与 `index` （ `codePointOffset`代码点偏移的索引。
`StringBuffer`	`replace(int start, int end, String str)` 用指定的String中的字符替换此序列的子字符串中的 `String` 。
`StringBuffer`	`reverse()` 导致该字符序列被序列的相反代替。
`void`	`setCharAt(int index, char ch)` 指定索引处的字符设置为 `ch` 。
`void`	`setLength(int newLength)` 设置字符序列的长度。
`CharSequence`	`subSequence(int start, int end)` 返回一个新的字符序列，该序列是该序列的子序列。
`String`	`substring(int start)` 返回一个新的 `String` ，其中包含此字符序列中当前包含的字符的子序列。
`String`	`substring(int start, int end)` 返回一个新的 `String` ，其中包含此序列中当前包含的字符的子序列。
`String`	`toString()` 返回表示此顺序中的数据的字符串。
`void`	`trimToSize()` 尝试减少用于字符序列的存储。

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附录

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