用 Swift 来刷 leet code 吧 (1-20)

前言

为什么要用 Swift 刷 leetcode？因为我有两个想法，一是学 Swift 并且有机会练练，二是想把 leetcode 刷完。于是，这两个想法就合二为一了，现在我以基本一天一道的速度在刷。

Swift 适合用来刷 leetcode 吗？现在做了20多道题，我个人的意见是不适合。可能比纯 C 好写，但没有主流的语言 java、python 好写。

首先 Swift 这门语言效率不高，有些算法拿别的语言过得去，拿 Swift 就会超时（虽然是跟 case 有关系，不过 Swift 效率确实不高）。其次，Swift 有很多麻烦的地方，尤其是字符串处理上。它甚至都不能随机访问字符串里某个位置的字符……还得先转成一个字符数组，也就意味着凡是有字符串的题的时间和空间复杂度都不会小于 O(n) 了。还有一些字符串相关的 API 会影响效率，如果想让代码简洁就会超时…… 总之感觉如果是练习算法，不用考虑这些因素是最好的，从这个角度来说，Swift 并不是最适合刷 leet code 的语言。但当然也是可行的，如果你有兴趣，一起来刷吧。

我把我的解法放在了我的 Github上，逐渐更新。另外，Github 上还有一个非常全的题解，我也为它贡献了一点点代码。

每道题的笔记

以下是 1-20 题我写的简单题解，卡住的时候可以来看看：

1. Two Sum (Easy) 题解
   很简单的 hash。一个小技巧是，对于每个数先看和为 target 所需的数是否已经在 dict 里，如果已经在则直接返回，否则才把自身放进 dict 里。这样只需循环一次，不用先构建 hash、再遍历，循环两次。
   时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)

2. Add Two Numbers (Medium) 题解
   简单的单链表处理。考虑几种情况：1. 两个数位数相等，且最高位不需进位 2. 两个数位数相等，且最高位需要进位 3. 两个数位数不相等。
   有些人写的时候会在结果的头部先创建一个dummy，val任意，真正的头结点直接往dummy后面插。最后返回dummy -> next。
   时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(1)

3. Longest Substring Without Repeating Characters (Medium) 题解
   我用的方法是用一个 hash 记录每个字母出现的index，然后把字符串扫一遍。不出现重复时就往 hash 表里填。出现重复时，从 hash 取出字母出现的 previousIndex，把从当前串开头至previousIndex的字母都从 hash 中清掉。
   看到一个更好的方法，不需要存字母出现的index，出现重复时直接从当前串开头至出现重复字母的位置清掉 hash 即可。这种情况下也不需要用Dictionary存 hash，只需用Set即可。
   本来 hash 需要的额外空间很小，但因为 swift 要遍历字符串中的字符必须把字符数组存出来一份。所以空间复杂度为 O(n)。
   时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)

4. Median of Two Sorted Arrays (Hard) 题解
   下面列出了两个解法，其中 Solution2 是自己想出来的，也过了全部测试数据，但方法非常不简洁。思路是从两边逼近中位数，取两个数列的中点，可证明总有一个不能满足第 k 大的条件。然后就调整这个数列。问题在于，有些情况可能会调整过头。另外，还有这个数列已经到头、调整不了的情况，此时就需要去调另一个数列。总的来说仍然是 log(m + n) 的，但代码非常长，原理也不够清晰。
   Solution1 参考了别人的题解，每次两个数列各取 k/2 处，小者在这个位置之前全都截断。
   为啥 Solution1 就非常简洁呢？最主要的问题在于，Solution1 是从一侧逼近问题的，每次迭代都更靠近答案。Solution2 是从两侧往中间逼近，然而两个数列并没有二分查找那么好的特性，有可能两个指针都在答案的同侧，还要回头找。
   另外，Solution1 利用了一个技巧，保证每次迭代时 nums1 都更短，不然交换。可以避免很多对称的重复代码。
   在语言方面，可以看出 swift 里if(...) {return ...}这种基本都用guard代替。
   时间复杂度：log(m+n) 空间复杂度：O(m+n)

5. Longest palindromic Substring (Medium) 题解
   这个解法是 O(n^2) 的。DP，先搜长度为 1、为 2…… 至 n。之所以写法很不简洁，多出了许多临时变量，完全是 swift 的锅。谨记 swift 字符串的特性，由于每一位字符长度不一定相等，它是不能随机访问的。也就是说，如果不存临时变量，取某一位的字符、取字符串的长度、截取子串，全部都是 n 级别的…… 所以一再超时。
   感觉很坑的是，我之前写作isPalidromeMatrix[startIndex][endIndex] = ...这样就会超时，而if (...) {isPalidromeMatrix[startIndex][endIndex] = true}这样就不会。只不过多赋值了一些 false……
   而且把if isPalidrome改成if isPalidromeMatrix[startIndex][endIndex]，时间会长一倍。感觉数据量稍微一大，swift 性能问题真的挺严重。
   时间复杂度：O(n^2) 空间复杂度：O(n^2)
   这个题是有一个 O(n) 的算法的。首先有暴搜的思路，就是以任何一位为中心往外扩展。O(n) 的算法是在这个基础上，利用回文串的特性，存在一个子串那么中心点两侧对称，在此基础上再往外搜即可。具体可见这篇文章

6. ZigZag Conversion (Easy) 题解
   非常简单的题，唯一的难点就是题目本身描述得不太清楚了。需要自己考虑 row = 1、2 的边界情况。
   swift 有个stride函数用来处理 for step 的情况。
   **时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n) **

7. Reverse Integer (Easy) 题解
   这题本身很简单，但感觉是道不错的面试题。可以测试面试者是否考虑各种边界情况，对溢出有没有概念。
   测试用例对 swift 给的不对，只能用Int32.max。我是把负数统一归成正数来计算，这样判断溢出的语句可以简单点。
   时间复杂度：O(lgn) 空间复杂度：O(1)

8. String to Integer (Easy) 题解
   这道题与其说是写代码不如说是写 case…… 一堆 case，真是一点懒都不能偷呀。
   时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)

9. Palindrome Number (Easy) 题解
   很简单的题，没给出的条件是负数不算回文数。有个 case 1000021 一开始做错了。另外一开始写了个递归，后来发现没必要……
   时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(1)

10. Regular Expression Matching (Hard) 题解
    评级为 hard，但感觉这题不难…… 就是递归一位一位往后读，遇到 * 就分两种情况，用尽这个 token 或者下轮接着用这个 token。
    一个问题就是直接递归会超时。需要先把正则式处理一下：

    1. aa 合并为 a*
    2. a.b* 合并为 .（就是 . 前后所有的 x* 全都去掉）。
       时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)

11. Container With Most Water (Medium) 题解
    本来想的是搜索加剪枝，搜以每个点做一端的。最坏情况 O(n^2)，结果最后有两组数据（就是最坏情况）过不去，超时。
    改成题解里这样，从两边往中间搜，结果变成 O(n) 了。想改成记忆化搜索，发现很难。
    搜索的顺序果然还是非常重要！很多东西从后往前搜，从中间往两边搜，从两边往中间搜，就差得多了……
    时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(1)

12. Integer to Roman (Medium) 题解
    很简单的递归，没什么可说的。就是细心一点吧。
    看到有的题解是把 1000、900、500 都存起来，这样确实快很多，因为不用考虑往左加的情况。另外非递归因为不用算 10 次幂可能略快一点。
    时间复杂度：O(lgn) 空间复杂度：O(1)

13. Roman to Integer (Easy) 题解
    很简单的题，没啥可说的。分情况讨论，简单递归即可（我怎么这么喜欢递归……）
    看到一个题解的思路挺巧妙，倒着往前扫，比前一位大就往上加，没前一位大就减掉。算是利用了罗马数字一个很好的特性吧。
    不过想了想好像没啥倒过来的必要啊…… 直接从前往后扫也是一样 O O
    时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)

14. Longest Common Prefix (Easy) 题解
    最简单的字符串处理，没什么可说的。
    时间复杂度：O(nm) 空间复杂度：O(nm)

15. 3Sum (Medium) 题解
    我用的还是 hash 方法，先找第一个数、再找第二个数…… 去重的方法就是要求三个数的序关系，这样就不会重了。
    看到一个题解用的是先排序，然后先定第一个数，第二个数左头，第三个数右头。然后大了挪小的、小了挪大的…… 这样。算是另一种思路吧。
    时间复杂度：O(n^2) 空间复杂度：O(n)

16. 3Sum Closest (Medium) 题解
    这时候就用上上一题的排序思路了。先排好序，然后指定第一个数从左往右，第二个为第一个数右边（剩下区间的最左端），第三个数为最右端。然后小了把左边的往右挪、大了把右边的往左挪……
    时间复杂度：O(n^2) 空间复杂度：O(n)

17. Letter Combinations of a Phone Number (Medium) 题解
    懒癌犯了…… 明明一道广搜的题，又写成“递归”了，仅仅是因为懒得开两个数组…… 是不是已经没得救了 O O
    好吧，后面老实补了一个正常版本。然后发现“递归”版本快得多…… 完全想不到任何原因呀，明明“递归”版本无谓地构造了一些后缀字符串，难道是拷贝数组很慢？
    时间复杂度：O(3^n) 空间复杂度：O(3^n)

18. 4Sum (Medium) 题解
    在 3Sum 基础上的延伸，先排序，再循环前两位，后两位左右夹逼。听说这样会超时？然而并没有，时间还在中位数左右。500多ms
    一些简单的剪枝，比如夹逼时最小的两个数都不够小、最大的两个数都不够大，那也就没必要继续了。加了这些剪枝，虽然代码长了很多很多，但是嗖快嗖快的，只要 52 ms。一下 beats 100% submissions，好有成就感呀。
    时间复杂度：O(n^3) 空间复杂度：O(n)

19. Remove Nth Node From End of List (Easy) 题解
    挺简单的题，没什么可说的。只要两个指针，第一个指向头部，第二个指向第 n 个节点；然后把两个指针同时往后挪，当第二个指针到尾部时，第一个指针指向的就是就是倒数第 n 个节点，把它去了就行了。
    时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)

20. Valid Parentheses (Easy) 题解
    大概是栈的最简单的一道题了。如果是左括号，push；是右括号，pop，如果不匹配返回 false。结束后如果栈空则返回 true，否则返回 false。
    时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(n)