剑指Offer题解——随机刷题(二)

文章目录

    • 剑指 Offer 51. 数组中的逆序对
      • 分治算法
    • 剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数
      • 位运算
    • 剑指 Offer 56 - II. 数组中数字出现的次数 II
      • 位运算
    • 剑指 Offer 57. 和为s的两个数字
      • 双指针
    • 剑指 Offer 57 - II. 和为s的连续正数序列
      • 双指针
        • 推荐阅读

剑指 Offer 51. 数组中的逆序对

剑指 Offer 51. 数组中的逆序对

在数组中的两个数字,如果前面一个数字大于后面的数字,则这两个数字组成一个逆序对。输入一个数组,求出这个数组中的逆序对的总数。

示例 1:

输入: [7,5,6,4]
输出: 5
 

限制:

0 <= 数组长度 <= 50000

分治算法

详解见leetcode

class Solution {
    public int reversePairs(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        if (len < 2) {
            return 0;
        }
        // 如果不能在nums修改,就copy一下nums
        int[] copy = new int[len];
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            copy[i] = nums[i];
        }
        int[] temp = new int[len];
        return reversePairs(copy, 0, len - 1, temp);
    }
    private int reversePairs(int[] nums, int left, int right, int[] temp) {
        if (left == right) {
            return 0;
        }
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        int leftPairs = reversePairs(nums, left, mid, temp);
        int rightPairs = reversePairs(nums, mid + 1, right, temp);
        if (nums[mid] <= nums[mid + 1]) {
            return leftPairs + rightPairs;
        }
        int crossPairs = mergeAndCount(nums, left, mid, right, temp);
        return crossPairs + leftPairs + rightPairs;
    }
    private int mergeAndCount(int[] nums, int left, int mid, int right, int[] temp) {
        for (int i = left; i <= right; i++) {
            temp[i] = nums[i];
        }
        int i = left;
        int j = mid + 1;
        int count = 0;
        for (int k = left; k <= right; k++) {
            if (i == mid + 1) {
                nums[k] = temp[j];
                j++;
            } else if (j == right + 1) {
                nums[k] = temp[i];
                i++;
            } else if (temp[i] <= temp[j]) {
                nums[k] = temp[i];
                i++;
            } else {
                nums[k] = temp[j];
                j++;
                count += mid - i + 1;
            }
        }
        return count;
    }
}

剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数

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

位运算

异或满足交换律,第一步异或,相同的数其实都抵消了,剩下两个不同的数。这两个数异或结果肯定有某一位为1,不然都是0的话就是相同数。找到这个位,不同的两个数一个在此位为0,另一个为1。按此位将所有数分成两组,分开后各自异或,相同的两个数异或肯定为0(而且分开的时候,两个数必为一组)。剩下的每组里就是我门要找的数。

class Solution {
    public int[] singleNumbers(int[] nums) {
        // 用于将所有的数异或起来
        int k = 0;
        for (int num : nums) {
            k ^= num;
        }
        // 获得k中最低位的1
        int mask = 1;
        while ((k & mask) == 0) {
            mask <<= 1;
        }
        // first、second为两个不同的数
        int first = 0;
        int second = 0; 
        // first、second中有一个数的二进制形式最后一个1和mask相同,所有可以将这两个数分开
        for (int num : nums) {
            if ((num & mask) == 0) {
                first ^= num;
            } else {
                second ^= num;
            }
        }
        return new int[]{first, second};
    }
}

剑指 Offer 56 - II. 数组中数字出现的次数 II

剑指 Offer 56 - II. 数组中数字出现的次数 II

在一个数组 nums 中除一个数字只出现一次之外,其他数字都出现了三次。请找出那个只出现一次的数字。

示例 1:

输入:nums = [3,4,3,3]
输出:4
示例 2:

输入:nums = [9,1,7,9,7,9,7]
输出:1
 

限制:

1 <= nums.length <= 10000
1 <= nums[i] < 2^31

位运算

如果一个数字出现三次,那么它的二进制表示的每一位(0或者1)也出现三次。如果把所有出现三次的数字的二进制表示的每一位都分别加起来,那么每一位的和都能被3整除。如果某一位的和能被3整除,那么那个只出现一次的数字二进制表示中对应的那一位是0;否则就是1;

上述思路同样适用于数组中一个数字出现一次,其他数字出现奇数次问题(如果是偶数次,直接用异或就可)。

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        if (nums.length == 0) {
            return -1;
        }
        int[] bitSum = new int[32];
        int res = 0;
        for (int num : nums) {
            int bitMask = 1;
            for (int i = 31; i >= 0; i--) {
                if ((num & bitMask) != 0) {
                    bitSum[i]++;
                }
                bitMask = bitMask << 1;
            }
        }
        for (int i = 0; i < 32; i++) {
            res = res << 1;
            res += bitSum[i] % 3;
        }
        return res;
    }
}

剑指 Offer 57. 和为s的两个数字

剑指 Offer 57. 和为s的两个数字

输入一个递增排序的数组和一个数字s,在数组中查找两个数,使得它们的和正好是s。如果有多对数字的和等于s,则输出任意一对即可。

示例 1:

输入:nums = [2,7,11,15], target = 9
输出:[2,7] 或者 [7,2]
示例 2:

输入:nums = [10,26,30,31,47,60], target = 40
输出:[10,30] 或者 [30,10]
 

限制:

1 <= nums.length <= 10^5
1 <= nums[i] <= 10^6

双指针

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        int i = 0, j = nums.length - 1;
        while (i < j) {
            int s = nums[i] + nums[j];
            if (s < target) {
                i++;
            } else if (s > target) {
                j--;
            } else {
                return new int[] {nums[i], nums[j]};
            }
        }
        return new int[0];
    }
}

剑指 Offer 57 - II. 和为s的连续正数序列

剑指 Offer 57 - II. 和为s的连续正数序列

输入一个正整数 target ,输出所有和为 target 的连续正整数序列(至少含有两个数)。

序列内的数字由小到大排列,不同序列按照首个数字从小到大排列。

示例 1:

输入:target = 9
输出:[[2,3,4],[4,5]]
示例 2:

输入:target = 15
输出:[[1,2,3,4,5],[4,5,6],[7,8]]
 

限制:

1 <= target <= 10^5

双指针

left 到 right之间的和sum

  • sum < target, right++
  • sum > target, left++
  • sum == target, 添加结果,left++,因为从left开始只有一个符号条件。
class Solution {
    public int[][] findContinuousSequence(int target) {
        List<int[]> res = new ArrayList<>();
        for (int left = 1, right = 2; left < right;) {
            int sum = (left + right) * (right - left + 1) / 2;
            if (sum == target) {
                int[] tmp = new int[right - left + 1];
                for (int i = left; i <= right; i++) {
                    tmp[i - left] = i;
                }
                res.add(tmp);
                left++;
            } else if (sum < target) {
                right++;
            } else {
                left++;
            }
        }
        return res.toArray(new int[res.size()][]);
    }
}

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