机试算法学习

又到了一年一度的校招干饭环节，本人不得已以应届生的身份卷入了这场洪流，让我们各自加油吧！

蛇形矩阵

xx机考编程题

题目描述

输入两个整数 n和 m，输出一个 n 行 m 列的矩阵，将数字 1到 n×m按照回字蛇形填充至矩阵中。

具体矩阵形式可参考样例。

输入格式

输入共一行，包含两个整数 n 和 m。

输出格式

输出满足要求的矩阵。

矩阵占 n 行，每行包含 m 个空格隔开的整数。

数据范围

1≤n,m≤100

解法

模拟法：

思路：

1. 导入Java的Scanner类，以便从标准输入中获取用户输入。

2. 在 main 方法中，首先通过 Scanner 获取输入的两个整数 n 和 m，分别表示矩阵的行数和列数。

3. 创建一个二维数组 a，用于存储填充后的矩阵。

4. 初始化四个边界指针：l（左边界）、r（右边界）、t（上边界）、d（下边界），并初始化计数器 cnt 为 1。

5. 使用一个循环，当 l <= r 且 t <= d 时，进行如下操作，这是一个螺旋填充的核心逻辑：

   • 从左到右，填充第 t 行，列从 l 到 r。
   • 递增 t，缩小上边界。
   • 从上到下，填充第 r 列，行从 t 到 d。
   • 递减 r，缩小右边界。
   • 从右到左，填充第 d 行，列从 r 到 l。
   • 递减 d，缩小下边界。
   • 从下到上，填充第 l 列，行从 d 到 t。
   • 递增 l，扩大左边界。

6. 在循环结束后，矩阵 a 中已经填充完毕。

7. 使用嵌套的循环遍历矩阵 a，并使用 System.out.print 打印每个元素，每行元素之间用空格分隔，每行结束时用 System.out.println 换行。

总体思路是通过四个指针和循环实现螺旋填充，将数字从1递增填充到矩阵中的各个位置。这种方法可以确保按照螺旋的方式填充矩阵，最终输出完整的螺旋矩阵。

代码：

package com.company;

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n = scanner.nextInt();
        int m = scanner.nextInt();
        int[][] a = new int[n][m];
        int l = 0, r = m - 1, t = 0, d = n - 1, cnt = 1;
        while (l <= r || t <= d) {
            for (int i = l; i <= r && t <= d; i++) a[t][i] = cnt++;
            t++;
            for (int i = t; i <= d && l <= r; i++) a[i][r] = cnt++;
            r--;
            for (int i = r; i >= l && t <= d; i--) a[d][i] = cnt++;
            d--;
            for (int i = d; i >= t && l <= r; i--) a[i][l] = cnt++;
            l++;
        }
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                System.out.print(a[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

测试结果：

触底模拟：

思路：

1. 导入Java的Scanner类，以便从标准输入中获取用户输入。

2. 在 main 方法中，首先通过 Scanner 获取输入的两个整数 n 和 m，分别表示矩阵的行数和列数。

3. 创建一个二维数组 a，用于存储填充后的矩阵。

4. 定义两个数组 dx 和 dy，分别表示四个方向的水平和垂直移动。例如，dx[0] 和 dy[0] 表示向右移动，dx[1] 和 dy[1] 表示向下移动，以此类推。

5. 初始化变量 x 和 y，表示当前位置的行和列，以及变量 u，表示当前的方向。

6. 使用一个循环，从1到 n * m 遍历填充矩阵的数字。循环内部的操作如下：

   • 将当前位置 (x, y) 填充为当前数字 i。
   • 根据当前方向 u 计算下一个位置 (newX, newY)。
   • 检查下一个位置是否越界或已经被填充，如果是，则更改方向 u 为下一个方向，并重新计算新的位置 (newX, newY)。
   • 更新当前位置 (x, y) 为新的位置 (newX, newY)。

7. 循环结束后，矩阵 a 中已经填充完毕。

8. 使用嵌套的循环遍历矩阵 a，并使用 System.out.print 打印每个元素，每行元素之间用空格分隔，每行结束时用 System.out.println 换行。

总体思路是通过四个方向的移动来实现螺旋填充，将数字从1递增填充到矩阵的各个位置。在填充过程中，根据当前方向和位置的情况来判断是否需要更改方向，以确保按照螺旋的方式填充矩阵。最终输出完整的螺旋矩阵。

代码：

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n = scanner.nextInt();
        int m = scanner.nextInt();
        int[][] a = new int[n][m];
        int[] dx = {0, 1, 0, -1};
        int[] dy = {1, 0, -1, 0};
        int x = 0, y = 0, u = 0;

        for (int i = 1; i <= n * m; i++) {
            a[x][y] = i;
            int newX = x + dx[u];
            int newY = y + dy[u];

            if (newX < 0 || newY < 0 || newX >= n || newY >= m || a[newX][newY] != 0) {
                u = (u + 1) % 4;
                newX = x + dx[u];
                newY = y + dy[u];
            }

            x = newX;
            y = newY;
        }

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                System.out.print(a[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

输入测试：

单链表快速排序

旷视面试题

题目描述

给定一个单链表，请使用快速排序算法对其排序。

要求：期望平均时间复杂度为 O(nlogn)，期望额外空间复杂度为 O(logn)。

思考题： 如果只能改变链表结构，不能修改每个节点的val值该如何做呢？

数据范围

链表中的所有数大小均在 int 范围内，链表长度在 [0,10000]。
本题数据完全随机生成。

解法

思路与普通的快排基本一致，将链表根据一个val分成小于val、等于val、大于val三段，再对前后两段递归进行快排，对于排序完的三段从前到后进行拼接即可完成。

代码：

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n = scanner.nextInt();
        int m = scanner.nextInt();
        int[][] result = generateSpiralMatrix(n, m);

        // 打印生成的螺旋矩阵
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                System.out.print(result[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

    public static int[][] generateSpiralMatrix(int n, int m) {
        int[][] matrix = new int[n][m];
        int top = 0, bottom = n - 1, left = 0, right = m - 1;
        int num = 1;

        while (num <= n * m) {
            for (int i = left; i <= right && num <= n * m; i++) {
                matrix[top][i] = num++;
            }
            top++;

            for (int i = top; i <= bottom && num <= n * m; i++) {
                matrix[i][right] = num++;
            }
            right--;

            for (int i = right; i >= left && num <= n * m; i--) {
                matrix[bottom][i] = num++;
            }
            bottom--;

            for (int i = bottom; i >= top && num <= n * m; i--) {
                matrix[i][left] = num++;
            }
            left++;
        }

        return matrix;
    }
}

输入测试：