LeetCode--任务7--排序技术
排序技术在求解算法题中的应用
1 C# 和 Python 中的排序操作
C# 中的排序
对集合类的排序，我们通常使用位于 System.Core 程序集，System.Linq命名空间下，Enumerable静态类中的扩展方法。
public static class Enumerable
{
public static IOrderedEnumerable OrderBy(this IEnumerable source, Func keySelector);
}
该OrderBy是对IEnumerable类型的扩展，而IEnumerable是整个 LINQ 的基础。
C# 大部分数据结构都实现了IEnumerable，比如：List，IDictionary，LinkedList，Stack，Queue等，都可以使用 LINQ 中的扩展方法。
有关更多扩展方法的知识参见图文：
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浅析 C# 语言中的扩展方法
Python 中的排序
对列表的排序通常有两种方法，第一种使用list本身的sort方法，第二种使用 Python 的内置方法sorted。
list.sort( key=None, reverse=False) 对原列表进行排序。
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key-- 主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。 -
reverse-- 排序规则，reverse = True降序，reverse = False升序（默认）。 -
该方法没有返回值，但是会对列表的对象进行排序。
Sample01：
list1 = [123, 456, 789, 213] list1.sort() print(list1) # [123, 213, 456, 789] list1.sort(reverse=True) print(list1) # [789, 456, 213, 123]
Sample02：
# 获取列表的第二个元素 def takeSecond(elem): return elem[1] r = [(2, 2), (3, 4), (4, 1), (1, 3)] r.sort(key=takeSecond) print(r) # [(4, 1), (2, 2), (1, 3), (3, 4)]
sorted(iterable, key=None, reverse=False) 对所有可迭代的对象进行排序操作。
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iterable-- 可迭代对象。 -
key-- 主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。 -
reverse-- 排序规则，reverse = True降序 ，reverse = False升序（默认）。 -
返回重新排序的列表。
Sample01：
numbers = [-8, 99, 3, 7, 83] print(sorted(numbers)) # [-8, 3, 7, 83, 99] print(sorted(numbers, reverse=True)) # [99, 83, 7, 3, -8]
Sample02：
array = [{"age": 20, "name": "a"}, {"age": 25, "name": "b"}, {"age": 10, "name": "c"}]
array = sorted(array, key=lambda x: x["age"])
print(array)
# [{'age': 10, 'name': 'c'}, {'age': 20, 'name': 'a'}, {'age': 25, 'name': 'b'}]
2 求众数
题号：169
难度：简单
https://leetcode-cn.com/problems/majority-element/
给定一个大小为 n 的数组，找到其中的众数。众数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众数。
示例 1:
输入: [3,2,3] 输出: 3
示例 2:
输入: [2,2,1,1,1,2,2] 输出: 2
思路：利用排序的方法
C# 语言
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状态：通过
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44 / 44 个通过测试用例
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执行用时：192 ms
public class Solution
{
public int MajorityElement(int[] nums)
{
nums = nums.OrderBy(a => a).ToArray();
return nums[nums.Length / 2];
}
}
Python 语言
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执行结果：通过
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执行用时：48 ms, 在所有 Python3 提交中击败了 82.08% 的用户
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内存消耗：15.2 MB, 在所有 Python3 提交中击败了 6.90% 的用户
class Solution: def majorityElement(self, nums: List[int]) -> int: nums.sort() return nums[len(nums) // 2]
3 数组中的第K个最大元素
题号：215
难度：中等
https://leetcode-cn.com/problems/kth-largest-element-in-an-array/
在未排序的数组中找到第 k 个最大的元素。请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。
示例 1:
输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2 输出: 5
示例 2:
输入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4 输出: 4
说明:
你可以假设 k 总是有效的，且 1 ≤ k ≤ 数组的长度。
思路：利用排序的方法
C# 语言
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状态：通过
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32 / 32 个通过测试用例
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执行用时: 152 ms, 在所有 C# 提交中击败了 76.47% 的用户
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内存消耗: 24.6 MB, 在所有 C# 提交中击败了 5.55% 的用户
public class Solution
{
public int FindKthLargest(int[] nums, int k)
{
nums = nums.OrderBy(a => a).ToArray();
return nums[nums.Length - k];
}
}
Python 语言
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执行结果：通过
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执行用时：40 ms, 在所有 Python3 提交中击败了 92.64% 的用户
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内存消耗：14.4 MB, 在所有 Python3 提交中击败了 15.79% 的用户
class Solution: def findKthLargest(self, nums: List[int], k: int) -> int: nums.sort() return nums[len(nums) - k]
4 两个数组的交集 II
题号：350
难度：简单
https://leetcode-cn.com/problems/intersection-of-two-arrays-ii/
给定两个数组，编写一个函数来计算它们的交集。
示例 1:
输入: nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2] 输出: [2,2]
示例 2:
输入: nums1 = [4,9,5], nums2 = [9,4,9,8,4] 输出: [4,9]
说明：
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输出结果中每个元素出现的次数，应与元素在两个数组中出现的次数一致。
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我们可以不考虑输出结果的顺序。
进阶:
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如果给定的数组已经排好序呢？你将如何优化你的算法？
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如果
nums1的大小比nums2小很多，哪种方法更优？ -
如果
nums2的元素存储在磁盘上，磁盘内存是有限的，并且你不能一次加载所有的元素到内存中，你该怎么办？
思路：利用 排序 + 双索引 的方法
C# 语言
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执行结果：通过
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执行用时：320 ms, 在所有 C# 提交中击败了 23.03% 的用户
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内存消耗：31.2 MB, 在所有 C# 提交中击败了 100.00% 的用户
public class Solution
{
public int[] Intersect(int[] nums1, int[] nums2)
{
nums1 = nums1.OrderBy(a => a).ToArray();
nums2 = nums2.OrderBy(a => a).ToArray();
List result = new List();
int i = 0, j = 0;
while (i < nums1.Length && j < nums2.Length)
{
if (nums1[i] < nums2[j])
{
i++;
}
else if (nums1[i] > nums2[j])
{
j++;
}
else
{
result.Add(nums1[i]);
i++;
j++;
}
}
return result.ToArray();
}
}
Python 语言
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执行结果：通过
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执行用时：64 ms, 在所有 Python3 提交中击败了 62.00% 的用户
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内存消耗：13.7 MB, 在所有 Python3 提交中击败了 12.50% 的用户
class Solution: def intersect(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> List[int]: nums1.sort() nums2.sort() result = [] i, j = 0, 0 while i < len(nums1) and j < len(nums2): if nums1[i] < nums2[j]: i += 1 elif nums1[i] > nums2[j]: j += 1 else: result.append(nums1[i]) i += 1 j += 1 return result
5 最接近的三数之和
题号：16
难度：中等
https://leetcode-cn.com/problems/3sum-closest/
给定一个包括n个整数的数组nums和一个目标值target。找出nums中的三个整数，使得它们的和与target最接近。返回这三个数的和。假定每组输入只存在唯一答案。
示例 :
例如，给定数组 nums = [-1，2，1，-4], 和 target = 1. 与 target 最接近的三个数的和为 2. (-1 + 2 + 1 = 2).
思路：利用 排序 + 三索引 的方法
C# 实现
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状态：通过
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125 / 125 个通过测试用例
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执行用时: 132 ms, 在所有 C# 提交中击败了 100.00% 的用户
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内存消耗: 24 MB, 在所有 C# 提交中击败了 5.55% 的用户
public class Solution
{
public int ThreeSumClosest(int[] nums, int target)
{
nums = nums.OrderBy(a => a).ToArray();
int result = nums[0] + nums[1] + nums[2];
for (int i = 0; i < nums.Length - 2; i++)
{
int start = i + 1, end = nums.Length - 1;
while (start < end)
{
int sum = nums[start] + nums[end] + nums[i];
if (Math.Abs(target - sum) < Math.Abs(target - result))
result = sum;
if (sum > target)
end--;
else if (sum < target)
start++;
else
return result;
}
}
return result;
}
}
Pyhton 实现
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执行结果：通过
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执行用时：124 ms, 在所有 Python3 提交中击败了 72.19% 的用户
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内存消耗：13.2 MB, 在所有 Python3 提交中击败了 22.06% 的用户
class Solution: def threeSumClosest(self, nums: List[int], target: int) -> int: nums = sorted(nums) result = nums[0] + nums[1] + nums[2] for i in range(0, len(nums) - 2): start = i + 1 end = len(nums) - 1 while start < end: sum = nums[start] + nums[end] + nums[i] if abs(target - sum) < abs(target - result): result = sum if sum > target: end -= 1 elif sum < target: start += 1 else: return result return result
6 三数之和
题号：15
难度：中等
https://leetcode-cn.com/problems/3sum/
给定一个包含n个整数的数组nums，判断nums中是否存在三个元素a，b，c，使得a + b + c = 0？找出所有满足条件且不重复的三元组。
注意：答案中不可以包含重复的三元组。
示例：
给定数组 nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4]， 满足要求的三元组集合为： [ [-1, 0, 1], [-1, -1, 2] ]
思路：利用 排序 + 三索引 的方法
为了避免三次循环，提升执行效率。首先，对nums进行排序。然后，固定3个索引i,l(left),r(right)，i进行最外层循环，l指向nums[i]之后数组的最小值，r指向nums[i]之后数组的最大值。模仿快速排序的思路，如果nums[i] > 0就不需要继续计算了，否则计算nums[i] + nums[l] + nums[r]是否等于零并进行相应的处理。如果大于零，向l方向移动r指针，如果小于零，向r方向移动l索引，如果等于零，则加入到存储最后结果的result链表中。当然，题目中要求这个三元组不可重复，所以在进行的过程中加入去重就好。
C# 实现
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执行结果：通过
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执行用时：348 ms, 在所有 C# 提交中击败了 99.54% 的用户
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内存消耗：35.8 MB, 在所有 C# 提交中击败了 6.63% 的用户
public class Solution
{
public IList> ThreeSum(int[] nums)
{
IList> result = new List>();
nums = nums.OrderBy(a => a).ToArray();
int len = nums.Length;
for (int i = 0; i < len - 2; i++)
{
if (nums[i] > 0)
break; // 如果最小的数字大于0, 后面的操作已经没有意义
if (i > 0 && nums[i - 1] == nums[i])
continue; // 跳过三元组中第一个元素的重复数据
int l = i + 1;
int r = len - 1;
while (l < r)
{
int sum = nums[i] + nums[l] + nums[r];
if (sum < 0)
{
l++;
}
else if (sum > 0)
{
r--;
}
else
{
result.Add(new List() {nums[i], nums[l], nums[r]});
// 跳过三元组中第二个元素的重复数据
while (l < r && nums[l] == nums[l + 1])
{
l++;
}
// 跳过三元组中第三个元素的重复数据
while (l < r && nums[r - 1] == nums[r])
{
r--;
}
l++;
r--;
}
}
}
return result;
}
}
Python 实现
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执行结果：通过
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执行用时：660 ms, 在所有 Python3 提交中击败了 95.64% 的用户
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内存消耗：16.1 MB, 在所有 Python3 提交中击败了 75.29% 的用户
class Solution: def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]: nums = sorted(nums) result = [] for i in range(0, len(nums) - 2): # 如果最小的数字大于0, 后面的操作已经没有意义 if nums[i] > 0: break # 跳过三元组中第一个元素的重复数据 if i > 0 and nums[i-1] == nums[i]: continue # 限制nums[i]是三元组中最小的元素 l = i + 1 r = len(nums) - 1 while l < r: sum = nums[i] + nums[l] + nums[r] if sum < 0: l += 1 elif sum > 0: r -= 1 else: result.append([nums[i], nums[l], nums[r]]) # 跳过三元组中第二个元素的重复数据 while l < r and nums[l] == nums[l+1]: l += 1 # 跳过三元组中第三个元素的重复数据 while l < r and nums[r] == nums[r-1]: r -= 1 l += 1 r -= 1 return result