【LeetCode】挑战100天 Day10（热题+面试经典150题）

一、LeetCode介绍

LeetCode是一个在线编程网站，提供各种算法和数据结构的题目，面向程序员、计算机科学专业学生和技术爱好者等人群，旨在帮助他们提高算法和编程技能。LeetCode上的问题通常来自各种技术公司的面试题目，因此它也是程序员面试准备的重要资源之一。

LeetCode上的问题涵盖了各种难度级别，从入门级到专家级都有不同难度的题目可供练习。用户可以选择使用不同的编程语言提交答案，LeetCode能够对结果进行评估并返回测试结果。

除了题目外，LeetCode还提供了讨论区、排行榜等社区功能，用户可以在这里交流学习心得、解决疑难问题，并与其他用户比较自己的做题成绩。

挑战100天 AI In LeetCode是基于LeetCode题库，借助AI的能力进行解题、并学习其解题过程。

二、LeetCode 热题 HOT 100-12

2.1 题目

整数转罗马数字

罗马数字包含以下七种字符： I， V， X， L，C，D 和 M。

字符          数值
I             1
V             5
X             10
L             50
C             100
D             500
M             1000
例如， 罗马数字 2 写做 II ，即为两个并列的 1。12 写做 XII ，即为 X + II 。 27 写做  XXVII, 即为 XX + V + II 。

通常情况下，罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例，例如 4 不写做 IIII，而是 IV。数字 1 在数字 5 的左边，所表示的数等于大数 5 减小数 1 得到的数值 4 。同样地，数字 9 表示为 IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况：

I 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边，来表示 4 和 9。
X 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边，来表示 40 和 90。 
C 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边，来表示 400 和 900。
给你一个整数，将其转为罗马数字。

 

示例 1:

输入: num = 3
输出: "III"
示例 2:

输入: num = 4
输出: "IV"
示例 3:

输入: num = 9
输出: "IX"
示例 4:

输入: num = 58
输出: "LVIII"
解释: L = 50, V = 5, III = 3.
示例 5:

输入: num = 1994
输出: "MCMXCIV"
解释: M = 1000, CM = 900, XC = 90, IV = 4.
 

提示：

1 <= num <= 3999

2.2 题解

解题思路：

1. 构建两个数组，一个存储数值，一个存储对应的罗马字符。
2. 遍历数值数组，依次比较当前值与 num 的大小关系，如果当前值小于等于 num，则将对应的罗马字符追加到结果中，并将 num 减去当前值；否则继续遍历下一个数值。
3. 重复上述过程直到 num 变为 0。

这种解法的关键在于利用贪心算法，每次尽量选择最大的符号作为组合，直到 num 变为 0。

public String intToRoman(int num) {
        int[] values = {1000, 900, 500, 400, 100, 90, 50, 40, 10, 9, 5, 4, 1};
        String[] symbols = {"M", "CM", "D", "CD", "C", "XC", "L", "XL", "X", "IX", "V", "IV", "I"};

        StringBuilder roman = new StringBuilder();
        int i = 0;
        while (num > 0) {
            if (num - values[i] >= 0) {
                roman.append(symbols[i]);
                num -= values[i];
            } else {
                i++;
            }
        }
        return roman.toString();
    }

三、面试经典 150 题-12

数组 / 字符串

3.1 题目

O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

实现RandomizedSet 类：

RandomizedSet() 初始化 RandomizedSet 对象
bool insert(int val) 当元素 val 不存在时，向集合中插入该项，并返回 true ；否则，返回 false 。
bool remove(int val) 当元素 val 存在时，从集合中移除该项，并返回 true ；否则，返回 false 。
int getRandom() 随机返回现有集合中的一项（测试用例保证调用此方法时集合中至少存在一个元素）。每个元素应该有 相同的概率 被返回。
你必须实现类的所有函数，并满足每个函数的 平均 时间复杂度为 O(1) 。

 

示例：

输入
["RandomizedSet", "insert", "remove", "insert", "getRandom", "remove", "insert", "getRandom"]
[[], [1], [2], [2], [], [1], [2], []]
输出
[null, true, false, true, 2, true, false, 2]

解释
RandomizedSet randomizedSet = new RandomizedSet();
randomizedSet.insert(1); // 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。
randomizedSet.remove(2); // 返回 false ，表示集合中不存在 2 。
randomizedSet.insert(2); // 向集合中插入 2 。返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
randomizedSet.getRandom(); // getRandom 应随机返回 1 或 2 。
randomizedSet.remove(1); // 从集合中移除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [2] 。
randomizedSet.insert(2); // 2 已在集合中，所以返回 false 。
randomizedSet.getRandom(); // 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 。
 

提示：

-231 <= val <= 231 - 1
最多调用 insert、remove 和 getRandom 函数 2 * 105 次
在调用 getRandom 方法时，数据结构中 至少存在一个 元素。

3.2 题解

解题思路：

1. 使用一个 List 存储集合中的元素，使用一个 Map 来存储元素到索引的映射。
2. 插入元素时，判断 Map 中是否已存在该元素，如果不存在，则将元素插入到 List 的末尾，并在 Map 中记录该元素对应的索引。
3. 删除元素时，先判断 Map 中是否存在该元素，如果存在，将要删除的元素与 List 最后一个元素交换位置，然后删除 List 的最后一个元素，并更新 Map 中最后一个元素的索引，最后移除 Map 中要删除的元素。
4. 获取随机元素时，生成一个随机索引，然后返回 List 中对应索引的元素。

这种实现方式能够满足平均时间复杂度为 O(1) 的要求，因为 List 和 Map 的插入、删除和查找操作的平均时间复杂度都为 O(1)。

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

public class RandomizedSet {
    private List<Integer> list;
    private Map<Integer, Integer> map;
    private Random random;

    public RandomizedSet() {
        list = new ArrayList<>();
        map = new HashMap<>();
        random = new Random();
    }

    public boolean insert(int val) {
        if (map.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        list.add(val);
        map.put(val, list.size() - 1);
        return true;
    }

    public boolean remove(int val) {
        if (!map.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        int index = map.get(val);
        int lastVal = list.get(list.size() - 1);
        list.set(index, lastVal);
        list.remove(list.size() - 1);
        map.put(lastVal, index);
        map.remove(val);
        return true;
    }

    public int getRandom() {
        int randomIndex = random.nextInt(list.size());
        return list.get(randomIndex);
    }
}

至此，挑战100天 AI In LeetCode Day10（热题+面试经典150题）完成，后续会持续调整；查阅过程中若遇到问题欢迎留言或私信交流。