【LC】HashMap和HashSet应用OJ

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1. 只出现一次的数字

在线OJ : 136. 只出现一次的数字

给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

说明：

你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

示例 1:

输入: [2,2,1]
输出: 1

示例 2:

输入: [4,1,2,1,2]
输出: 4

解题思路:

• 思路1：

使用异或 ; 相同的两个数异或的结果是0，把数组所有数异或一遍，由于给定的数据一定有一个唯一的，所以最终得到的结果就是唯一数。

• 思路2：

使用Set，Set中的元素不重复，遍历数组 , 判断Set中是否含有这个数，如果含有这个数，就将Set里面的这个数删除，否则存入该数，最终Set剩下的数为唯一数。

class Solution {
    //方法一:练习使用Set
    public int singleNumber(int[] nums) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if(!set.contains(nums[i])) {
                set.add(nums[i]);
            }else{
                set.remove(nums[i]);
            }
        }

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if(set.contains(nums[i])) {
                return nums[i];
            }
        }
        return -1;
    }
    //方法二:使用异或
    /*public int singleNumber(int[] nums) {
        int ret = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            ret ^= nums[i];
        }
        return ret;
    }*/
}

2. 复制带随机指针的链表

在线OJ : 138. 复制带随机指针的链表

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

• val：一个表示 Node.val 的整数。
• random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1：

输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例 2：

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

示例 3：

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

提示：

• 0 <= n <= 1000
• -104 <= Node.val <= 104
• Node.random 为 null 或指向链表中的节点。

解题思路:

使用Map，键值对为<已知链表结点地址, 复制链表结点地址>

第一次遍历已知链表时，创建复制链表对象的结点并将它们结点地址以<已知链表结点地址, 复制链表结点地址>键值对的形式存入Map中，然后第二次遍历已知链表，根据已知链表结点找到Map中对应复制链表的结点将复制链表结点链接起来 .

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        Map<Node,Node> map = new HashMap<>();
        Node cur = head;
        while(cur != null) {
            Node node = new Node(cur.val);
            map.put(cur, node);
            cur = cur.next;
        }
        cur = head;
        while (cur != null) {
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).random= map.get(cur.random);
            cur = cur.next;
        }
        return map.get(head);
    }
}

3. 宝石与石头

在线OJ : 771. 宝石与石头

给你一个字符串 jewels 代表石头中宝石的类型，另有一个字符串 stones 代表你拥有的石头。 stones 中每个字符代表了一种你拥有的石头的类型，你想知道你拥有的石头中有多少是宝石。

字母区分大小写，因此 “a” 和 “A” 是不同类型的石头。

示例 1：

输入：jewels = "aA", stones = "aAAbbbb"
输出：3

示例 2：

输入：jewels = "z", stones = "ZZ"
输出：0

提示：

• 1 <= jewels.length, stones.length <= 50
• jewels 和 stones 仅由英文字母组成
• jewels 中的所有字符都是 唯一的

解题思路:

将宝石 jewels 放入Set中，设置一个计数器 , 然后遍历石头stones 判断 jewels中是否含有stones 中的字符，含有则计数器++ .

class Solution {
    public int numJewelsInStones(String jewels, String stones) {
        int count = 0;
        Set<Character> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < jewels.length(); i++) {
            set.add(jewels.charAt(i));
        }
        for (int i = 0; i < stones.length(); i++) {
            if(set.contains(stones.charAt(i))) {
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

4. 旧键盘

在线OJ : [编程题]旧键盘

题目详情：

旧键盘上坏了几个键，于是在敲一段文字的时候，对应的字符就不会出现。现在给出应该输入的一段文字、以及实际被输入的文字，请你列出肯定坏掉的那些键。

输入描述:

输入在2行中分别给出应该输入的文字、以及实际被输入的文字。每段文字是不超过80个字符的串，由字母A-Z（包括大、小写）、数字0-9、以及下划线“_”（代表空格）组成。题目保证2个字符串均非空。

输出描述:

按照发现顺序，在一行中输出坏掉的键。其中英文字母只输出大写，每个坏键只输出一次。题目保证至少有1个坏键。

输入 :

7_This_is_a_test
_hs_s_a_es

输出 :

7TI

解题思路:

对比应该输入的字符串和实际得到的字符串，如果应该输入字符串中的字母没有出现在实际得到的字符串中，则这些字母就是键盘中坏了的字母键。

我们可将实际被输入的字符串添加到Set中，然后遍历应该输入的字符串，找到Set中不存在的字母，并输出这些字母，

由于应该输入的字符串中可能存在重复的字符，且要按顺序输出，我们可以采用一个辅助的集合Set用来查重，就是输出前判断这个集合中是否含有这个字符，如果含有则不输出，不含有则输出并将该元素放入辅助集合中。

import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;

public class Main {
    public static void func(String strInput, String strOutput) {
        Set<Character> set = new HashSet<>();
        for (char ch : strOutput.toUpperCase().toCharArray()) {
            set.add(ch);
        }

        Set<Character> badSet = new HashSet<>();
        for (char ch : strInput.toUpperCase().toCharArray()) {
            if(!badSet.contains(ch) && !set.contains(ch)) {
                badSet.add(ch);
                System.out.print(ch);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String strInput = scanner.nextLine();
        String strOutput = scanner.nextLine();
        func(strInput, strOutput);
    }
}

5. 前K个高频单词

在线OJ : 692. 前K个高频单词

给定一个单词列表 words 和一个整数 k ，返回前 k 个出现次数最多的单词。

返回的答案应该按单词出现频率由高到低排序。如果不同的单词有相同出现频率， 按字典顺序 排序。

示例 1：

输入: words = ["i", "love", "leetcode", "i", "love", "coding"], k = 2
输出: ["i", "love"]
解析: "i" 和 "love" 为出现次数最多的两个单词，均为2次。
    注意，按字母顺序 "i" 在 "love" 之前。

示例 2：

输入: ["the", "day", "is", "sunny", "the", "the", "the", "sunny", "is", "is"], k = 4
输出: ["the", "is", "sunny", "day"]
解析: "the", "is", "sunny" 和 "day" 是出现次数最多的四个单词，
    出现次数依次为 4, 3, 2 和 1 次。

注意：

• 1 <= words.length <= 500
• 1 <= words[i] <= 10
• words[i] 由小写英文字母组成。
• k 的取值范围是 [1, 不同 words[i] 的数量]

进阶：尝试以 O(n log k) 时间复杂度和 O(n) 空间复杂度解决。

解题思路:

1. 使用Map统计单词词频。
2. 利用topK求前k个词频频率最高的元素（所以需要小根堆），如果出现词频相同的单词，优先保留字典顺序在前的。
3. 将堆里面的元素存入List，并使用Collections类工具逆序List。
4. 返回List。

注意: 我们在一开始构造完大小为K的小根堆时 , 堆中可能会有相同频率的元素, 题目要求频率相同时, 要以字典顺序在前的优先 ; 所以当频率相同时, 我们需要更改比较器的比较方式, 让其以字符串去比较; 也就是说在重写比较器的compare方法时，除了考虑单词频，还需要考虑词频相同时，将字典顺序较大的单词放在堆顶。

class Solution {
    public List<String> topKFrequent(String[] words, int k) {
        //统计每个单词出现的次数
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        for (String word:words) {
            if(map.get(word) == null)  {
                map.put(word,1);
            }else {
                Integer val = map.get(word);
                map.put(word, val+1);
            }
        }
        //建立大小为k的小根堆
        PriorityQueue<Map.Entry<String,Integer>> minHeap = new PriorityQueue<>(k, new Comparator<Map.Entry<String, Integer>>() {
            @Override
            public int compare(Map.Entry<String, Integer> o1, Map.Entry<String, Integer> o2) {
                if(o1.getValue().compareTo(o2.getValue()) == 0) {
                    return o2.getKey().compareTo(o1.getKey());
                }
                return o1.getValue().compareTo(o2.getValue());
            }
        });

        for (Map.Entry<String,Integer> entry:map.entrySet()) {
            if(minHeap.size() < k) {
                minHeap.offer(entry);
            }else {
                Map.Entry<String, Integer> top = minHeap.peek();
                if(entry.getValue().compareTo(top.getValue()) > 0) {
                    minHeap.poll();
                    minHeap.offer(entry);
                }else {
                    if(entry.getValue().compareTo(top.getValue()) == 0) {
                        if(entry.getKey().compareTo(top.getKey()) < 0) {
                            minHeap.poll();
                            minHeap.offer(entry);
                        }
                    }
                }
            }
        }

        List<String> ret = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            ret.add(minHeap.poll().getKey());
        }
        Collections.reverse(ret);
        return ret;
    }
}

6. 下厨房

在线OJ : WY8 下厨房

题目详情：

牛牛想尝试一些新的料理，每个料理需要一些不同的材料，问完成所有的料理需要准备多少种不同的材料。

输入描述:

每个输入包含 1 个测试用例。每个测试用例的第 i 行，表示完成第 i 件料理需要哪些材料，各个材料用空格隔开，输入只包含大写英文字母和空格，输入文件不超过 50 行，每一行不超过 50 个字符。

输出描述:

输出一行一个数字表示完成所有料理需要多少种不同的材料。

输入:

BUTTER FLOUR
HONEY FLOUR EGG

输出:

4

解题思路:

1. 题目中有多组输入
2. 利用split()方法将输入的字符串以空格分割到数组当中, 再遍历数组放到一个Set中
3. 输出Set中元素个数即可.

import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Set<String> set = new HashSet<>();
        while (scanner.hasNext()) {
            String str = scanner.nextLine();
            String[] strs = str.split(" ");
            for (String s : strs) {
                set.add(s);
            }
        }
        System.out.println(set.size());
    }
}