数据结构和算法

数据结构和算法

数据结构和算法是程序设计的基础，最近时常感觉自己这方面的欠缺，决定花费一些业余时间补一补。个人比较喜欢以实践的方式学习，所以选择找现成的题目练习。书架上找到了很久以前买的却没看过的《程序员代码面试指南》，决定尝试用python实现下里面的题目作为练习。学习书中的解题手段，同时练习python。

当然，练习过程中，要搞清楚书中的思路，然后写出自己的代码，而不是做一次java->python的转换，这样就没什么意义了。因此实现的python代码，可能跟书中java代码并不是很一样。

另外，要提高测试的意识和测试代码的能力。实现之前、实现过程中要思考测试方法，设计测试用例来验证代码实现是否正确，以及使用测试用例来指导开发，写代码前先写用例。

一.《程序员代码面试指南》学习笔记

栈和队列

1. 设计一个有getMin功能的栈
2. 由两个栈实现队列
3. 如何仅用递归函数和栈操作逆序一个栈
4. 猫狗队列
5. 用一个栈实现另一个栈的排序
6. 用栈求解汉诺塔问题
7. 生成窗口最大值数组
8. 构造数组的MaxTree
9. 求最大子矩阵的大小
10. 最大值减去最小值小于或等于num的子数组数量

链表问题

1. 打印两个有序链表的公共部分
2. 在单链表和双链表中删除倒数第 k 个节点
3. 删除链表中间节点和 a/b 处的节点
4. 反转单向和双向链表
5. 反转部分单向链表
6. 环形单链表的约瑟夫问题
7. 判断一个链表是否为回文结构
8. 将单向链表按某值划分为左边小，中间相等，右边大的形式
9. 复制带随机指针的链表
10. 两个单链表生成相加链表
11. 两个链表相交的一系列问题
12. 将单链表的每 K 个节点之间逆序
13. 删除无序单链表中值重复出现的节点
14. 在单链表中删除指定值的节点
15. 将搜索二叉树转换成双向链表
16. 单链表的选择排序
17. 一种怪异的节点删除方式
18. 向有序的环形单链表中插入新节点
19. 合并两个有序的单链表
20. 按照左右半区的方式重新组合单链表

二叉树问题

1. 分别用递归和非递归方式实现二叉树先序，中序和后序遍历
2. 打印二叉树边界节点
3. 如何较为直观地打印二叉树
4. 二叉树的序列化和反序列化
5. 遍历二叉树的神级方法
6. 在二叉树中找到累加和为指定值的最长路径长度
7. 找到二叉树中的最大二叉搜索子树
8. 找到二叉树中符合搜索二叉树条件的最大拓扑结构
9. 二叉树的按层打印与 ZigZag 打印
10. 调整搜索二叉树的两个错误的节点
11. 判断 t1 树是否包含 t2 树全部的拓扑结构
12. 判断 t1 树中是否含有与 t2 树拓扑结构完全相同的子树
13. 判断二叉树是否为平衡二叉树
14. 根据后序数组重建搜索二叉树
15. 判断一颗二叉树是否是搜索二叉树和完全二叉树
16. 通过有序数组生成平衡搜索二叉树
17. 在二叉树中找到一个节点的后继节点
18. 在二叉树中找到两个节点的最近公共祖先
19. Tarjan 算法与并查集解决二叉树节点间最近公共祖先的批量查询问题
20. 二叉树节点间的最大距离问题
21. 先序、中序和后序数组两两结合重构二叉树
22. 通过先序和中序数组生成后续数组
23. 统计和生成所有不同的二叉树
24. 统计完全二叉树的节点数

递归和动态规划

1. 斐波那契数列问题的递归和动态规划
2. 矩阵的最小路径和
3. 换钱的最少货币数
4. 机器人达到指定位置的方法数
5. 换钱的方法数
6. 打气球的最大分数
7. 最长递增子序列
8. 信封嵌套问题
9. 汉诺塔问题
10. 最长公共子序列问题
11. 最长公共子串问题
12. 子数组异或和为0的最多划分
13. 最小编辑代价
14. 字符串的交错组成
15. 龙与地下城游戏
16. 数字字符串转换为字母组合的种数
17. 表达式得到期望结果的组成种数
18. 排成一条线的纸牌博弈问题
19. 跳跃游戏
20. 数组中的最长连续序列
21. N 皇后问题

字符串问题

1. 判断两个字符串是否互为变形词
2. 字符串中数字子串的求和
3. 去掉字符串中连续出现k个0的字串
4. 判断两个字符串是否互为旋转词
5. 将整数数字字符串转为整数值
6. 替换字符串中连续出现的指定字符
7. 字符串的统计字符串
8. 判断字符数组中是否所有字符都只出现过一次
9. 在有序但有空的数组中查找字符串
10. 字符串的调整与替换
11. 翻转字符串
12. 数组中两个字符串的最小距离
13. 添加最少的字符使字符串整体都是回文字符串
14. 括号字符串的有效性和最长有效长度
15. 公式字符串求值
16. 0 左边必有 1 的二进制字符串数量
17. 拼接所有字符串产生字典序最小的字符串
18. 找到字符串的最长无重复字符子串
19. 找到指定的新类型字符
20. 最小包含子串长度
21. 回文最少分割数
22. 字符串匹配问题
23. 字典树（前缀树）的实现

大数据和空间限制

1. 认识布隆过滤器
2. 只用2GB内存在20亿个整数中找到出现次数最多的数
3. 40亿个非负整数中找到未出现的数
4. 找到100亿个URL中重复的URL及搜索词汇的Top k问题
5. 40亿个非负整数中找到出现两次的数和所有数的中位数
6. 一致性哈希算法的基本原理
7. 岛问题

位运算

1. 不用额外的变量交换两个整数的值
2. 不做任何比较判断找出两个数中较大的数
3. 只用位运算不用算术运算实现整数的加减乘除运算
4. 整数的二进制数表达中有多少个1
5. 在其他数都出现偶数次的数组中找到出现奇数次的数
6. 在其他数都出现k次的数组中找到出现1次的数

数组和矩阵问题

1. 转圈打印矩阵
2. 将正方形矩阵顺时针旋转90度
3. "之"字形打印矩阵
4. 找到无序数组中最小的k个数
5. 需要排序的最短子数组长度
6. 在数组中找出出现次数大于N/K的数
7. 在行列都排好序的矩阵中找指定数
8. 最长可整合子数组的长度
9. 不重复打印排序数组中相加和为给定值的所有二元组和三元组
10. 未排序正数数组中累加和为给定值的最长子数组长度
11. 未排序整数数组中累加和为给定值的最长子数组长度
12. 未排序整数数组中累加和小于等于给定值的最长子数组长度
13. 计算数组的小和
14. 自然数数组的排序
15. 奇数下标都是奇数或者偶数下标都是偶数
16. 子数组最大累加和问题
17. 子矩阵最大累加和问题
18. 在数组中找到一个局部最小的位置
19. 数组中子数组的最大累乘积
20. 打印N个数组整体最大的Top K
21. 边界都是1的最大正方形大小
22. 不包含本位置值的累乘数组
23. 数组的partition调整
24. 求最短通路值
25. 数组中未出现的最小正整数
26. 数组排序之后相邻数的最大差值

其他问题

二. 常用算法

1. 二分搜索，lower_bound，upper_bound