LeetCode刷题笔记之数组

一、二分查找

1. 704【二分查找】

  • 题目: 给定一个 n 个元素 有序的(升序) 整型数组 nums 和一个目标值 target ,写一个函数搜索 nums 中的 target,如果目标值存在返回下标,否则返回 -1。
  • 代码:
class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int left = 0;
        int right = nums.length-1;
        while(left <= right){
        	int mid = left - ((right-left)>>1);
        	if(nums[mid] < target){
        		left = mid + 1;
        	}
        	else if(nums[mid] > target){
        		right = mid - 1;
        	}else{
        		return mid;
        	}
        }
        return -1;
    }
}

2. 35【搜索插入位置】

  • 题目: 给定一个排序数组和一个目标值,在数组中找到目标值,并返回其索引。如果目标值不存在于数组中,返回它将会被按顺序插入的位置。
    请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。

  • 代码:

class Solution {
    public int searchInsert(int[] nums, int target) {
        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while (left <= right){
            int mid = left + ((right-left)>>1);
            if(nums[mid] > target){
                right = mid - 1;
            }else if(nums[mid] < target){
                left = mid + 1;
            }else{
                return mid;
            }
        }
        return left;
    }
}

3. 34【在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置】

  • 题目: 给你一个按照非递减顺序 排列的整数数组 nums,和一个目标值 target。请你找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。如果数组中不存在目标值 target,返回 [-1, -1]。
    你必须设计并实现时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。

  • 代码:

class Solution {
    public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
        int left = 0;
        int right = nums.length-1;
        while(left <= right){
            int mid = left + ((right-left)>>1);
            if(nums[mid] > target){
                right = mid - 1;
            }else if(nums[mid] < target){
                left = mid + 1;
            }else{
                left = mid;
                right = mid;
                while(left>=0 && nums[left] == target){
                    left--;
                }
                while(right<nums.length && nums[right] == target){
                    right++;
                }
                return new int[]{++left,--right};
            }
        }
        return new int[]{-1,-1};
    }
}

4. 69【x 的平方根】

  • 题目: 给你一个非负整数 x ,计算并返回 x 的 算术平方根 。由于返回类型是整数,结果只保留 整数部分 ,小数部分将被舍去 。
    注意:不允许使用任何内置指数函数和算符,例如 pow(x, 0.5) 或者 x ** 0.5 。

  • 代码:

class Solution {
    public int mySqrt(int x) {
    	if(x==0 || x==1){
    		return x;
    	}
	    int left = 1;  //注意这里需要由1开始
	    int right = x>>1 ;
	    while (left <= right){
	        int sqrt= left + ((right-left)>>1);
	        if(sqrt > x/sqrt){
	            right = sqrt- 1;
	        }else if(sqrt < x/sqrt){
	            left = sqrt + 1;
	        }else{
	            return sqrt;
	        }
	    }
	    return right;
    }
}

5. 367【有效的完全平方数】

  • 题目: 给你一个正整数 num 。如果 num 是一个完全平方数,则返回 true ,否则返回 false 。
    完全平方数 是一个可以写成某个整数的平方的整数。换句话说,它可以写成某个整数和自身的乘积。
    不能使用任何内置的库函数,如 sqrt 。
  • 代码:
class Solution {
    public boolean isPerfectSquare(int num) {
        if(num==0 || num==1){
            return true;
        }
        int left = 1;  //注意这里需要由1开始
        int right = num>>1 ;
        while (left <= right){
            int sqrt= left + ((right-left)>>1);
            if(sqrt > num/sqrt){
                right = sqrt- 1;
            }else if(sqrt < num/sqrt){
                left = sqrt + 1;
            }else{
                right = sqrt;
                break;
            }
        }
        if(right * right == num){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
}

二、双指针(快慢指针)

1. 27【移除元素】

  • 题目: 给你一个数组 nums 和一个值 val,你需要原地移除所有数值等于 val 的元素,并返回移除后数组的新长度。不要使用额外的数组空间,你必须仅使用 O(1)额外空间并原地修改输入数组。元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

  • 代码:

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
    	int len = 0;
    	for(int j=0;j<nums.length;j++){
    		if(nums[j] != val){
    			nums[len++] = nums[j];
    		}
    	}
    	return len;
    }
}

2. 26【删除排序数组中的重复项】

  • 题目: 给你一个非严格递增排列的数组 nums ,请你原地删除重复出现的元素,使每个元素只出现一次 ,返回删除后数组的新长度。元素的相对顺序应该保持一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ,你需要做以下事情确保你的题解可以被通过:
    更改数组 nums ,使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素,并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。返回 k 。
  • 代码:
class Solution {
    public int removeDuplicates(int[] nums) {
    	int k = 1;
    	for(int i=1;i<nums.length;i++){
    		if(nums[i] != nums[k-1]){
    			nums[k++] = nums[i];
    		}
    	}
    	return k;
    }
}

3. 283【移动零】

  • 题目: 给定一个数组 nums,编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾,同时保持非零元素的相对顺序。
    请注意 ,必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。
  • 代码:
class Solution {
    public void moveZeroes(int[] nums) {
    	int len = 0;
    	for(int i=0;i<nums.length;i++){
    		if(nums[i] != 0){
    			nums[len++] = nums[i];
    		}
    	}
    	for(len;len<nums.lenght;len++){
    		nums[len] = 0;
    	}
    }
}

4. 977【有序数组的平方】

  • 题目: 给你一个按非递减顺序排序的整数数组 nums,返回每个数字的平方组成的新数组,要求也按非递减顺序排序。
  • 代码:
class Solution {
    public int[] sortedSquares(int[] nums) {
    	for(int i=0;i<nums.length;i++){
    		nums[i] = nums[i] * nums[i];
    	}
    	int[] newNums = new int [nums.length];
    	int left = 0;
    	int right = nums.length-1;
    	int i = nums.length-1;
    	while(left <= right){
    		if(nums[left] <= nums[right]){
    			newNums[i--] = nums[right--];
    		}else{
				newNums[i--] = nums[left++]
			}
		}
		return newNums;
    }
}

三、滑动窗口

1. 209【长度最小的子数组】

  • 题目: 给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。找出该数组中满足其总和大于等于 target 的长度最小的连续子数组 [ n u m s l , n u m s l + 1 , . . . , n u m s r − 1 , n u m s r ] [nums_l, nums_{l+1}, ..., nums_{r-1}, nums_r] [numsl,numsl+1,...,numsr1,numsr] ,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0 。
  • 代码:
class Solution {
    public int minSubArrayLen(int target, int[] nums) {
    	int len = nums.length + 1;
    	int sum = 0;
    	int j = 0;
    	for(int i=0;i<nums.length;i++){
    		sum += nums[i];
    		while(sum >= target){
    			len = i - j + 1 < len ? (i - j + 1):len;
    			sum -= sum[j];
    			j++;
    		}
    	}
    	if(len == nums.length + 1){
    		return 0;
    	}else{
    		return len;
    	}
    }
}

2. 904【水果成篮】

  • 题目: 你正在探访一家农场,农场从左到右种植了一排果树。这些树用一个整数数组 fruits 表示,其中 fruits[i] 是第 i 棵树上的水果种类 。
    你想要尽可能多地收集水果。然而,农场的主人设定了一些严格的规矩,你必须按照要求采摘水果:
    • 你只有两个篮子,并且每个篮子只能装单一类型的水果。每个篮子能够装的水果总量没有限制。
    • 你可以选择任意一棵树开始采摘,你必须从每棵树(包括开始采摘的树)上恰好摘一个水果 。采摘的水果应当符合篮子中的水果类型。每采摘一次,你将会向右移动到下一棵树,并继续采摘。
    • 一旦你走到某棵树前,但水果不符合篮子的水果类型,那么就必须停止采摘。
      给你一个整数数组 fruits ,返回你可以收集的水果的最大数目。
  • 代码:
class Solution {
    public int totalFruit(int[] fruits) {
        int left = 0;
        int maxNum = 0;
        Map<Integer,Integer> types = new HashMap<Integer,Integer>();
        for (int right = 0; right < fruits.length; right++) {
            int count = types.getOrDefault(fruits[right],0) + 1;
            types.put(fruits[right],count);
            while (types.size()>2){
                types.put(fruits[left],types.get(fruits[left])-1);
                if(types.get(fruits[left]) == 0){
                    types.remove(fruits[left]);
                }
                left++;
            }
            maxNum = maxNum > right-left+1 ? maxNum:right-left+1;
        }
        return maxNum;
    }
}

3. 76【最小覆盖子串】

  • 题目: 给你一个字符串 s 、一个字符串 t 。返回 s 中涵盖 t 所有字符的最小子串。如果 s 中不存在涵盖 t 所有字符的子串,则返回空字符串 “” 。
    注意:对于 t 中重复字符,我们寻找的子字符串中该字符数量必须不少于 t 中该字符数量。
    如果 s 中存在这样的子串,我们保证它是唯一的答案。
  • 代码:
class Solution {
    Map<Character,Integer> sMap = new HashMap<Character,Integer>();
    Map<Character,Integer> tMap = new HashMap<Character,Integer>();
    public String minWindow(String s, String t) {
        if(s.equals(t)){
            return s;
        }
        String minSubStr = "";
        int left = 0;
        int subLeft = -1;
        int subRight = -1;
        int len = s.length();
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            int count = tMap.getOrDefault(t.charAt(i),0) + 1;
            tMap.put(t.charAt(i),count);
        }

        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char sChar = s.charAt(i);
            if(tMap.containsKey(sChar)){
                int count = sMap.getOrDefault(sChar,0) + 1;
                sMap.put(sChar,count);
            }
            while (hasSubStr() && left<=i){
                if(len >= i-left+1){
                    subLeft = left;
                    subRight = i;
                    len = i-left+1;
                }
                if(sMap.containsKey(s.charAt(left))){
                    int count = sMap.get(s.charAt(left)) - 1;
                    sMap.put(s.charAt(left),count);
                }
                left++;
            }
        }


        if(subLeft == subRight && subLeft==-1){
            return "";
        }
        return s.substring(subLeft,subRight+1);
    }
    public boolean hasSubStr(){
        Set tkeys = tMap.keySet();
        Iterator iterator = tkeys.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object tChar = iterator.next();
            if(sMap.containsKey(tChar)){
                if(sMap.get(tChar) < tMap.get(tChar)){
                    return false;
                }
            }else {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

四、模拟行为

1. 59【螺旋矩阵Ⅱ】

  • 题目: 给你一个正整数 n ,生成一个包含 1 到 n 2 n^2 n2 所有元素,且元素按顺时针顺序螺旋排列的 n x n 正方形矩阵 matrix 。
  • 代码:
class Solution {
    public int[][] generateMatrix(int n) {
        int[][] arr = new int [n][n];
        int num = 1;
        for (int i = 0; i < n/2; i++) {
            for (int j = i; j < n-i; j++) {
                arr[i][j] = num++;
            }
            for (int j = i+1; j < n-i; j++) {
                arr[j][n-i-1] = num++;
            }
            for (int j = n-i-2; j >= i ; j--) {
                arr[n-i-1][j] = num++;
            }
            for (int j = n-i-2; j >i ; j--) {
                arr[j][i] = num++;
            }
        }
        if(n%2 != 0){
            int i = n/2;
            arr[i][i] = num;
        }
        return arr;
    }
}

2. 54【螺旋矩阵】

  • 题目: 给你一个 m 行 n 列的矩阵 matrix ,请按照 顺时针螺旋顺序 ,返回矩阵中的所有元素。
  • 代码:
class Solution {
    public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
        int n = matrix.length;
        int m = matrix[0].length;

        List<Integer> l = new ArrayList<>(n*m);

        for (int i = 0; i <= m/2; i++) {
            if(l.size() != n*m){
                for (int j = i; j < m-i; j++) {
                    l.add(matrix[i][j]);
                }
            }
            if(l.size() != n*m) {
                for (int j = i + 1; j < n - i; j++) {
                    l.add(matrix[j][m - i - 1]);
                }
            }
            if(l.size() != n*m) {
                for (int j = m - i - 2; j >= i; j--) {
                    l.add(matrix[n - i - 1][j]);
                }
            }
            if(l.size() != n*m){
                for (int j = n-i-2; j >i ; j--) {
                    l.add(matrix[j][i]);
                }
            }
        }
        return l;
    }
}

3. 146【螺旋遍历二维数组】

  • 题目: 给定一个二维数组 array,请返回「螺旋遍历」该数组的结果。
    螺旋遍历:从左上角开始,按照向右、向下、向左、向上的顺序依次提取元素,然后再进入内部一层重复相同的步骤,直到提取完所有元素。

  • 代码:

class Solution {
    public int[] spiralArray(int[][] array) {
        if (array.length == 0)
            return new int[]{};
        int n = array.length;
        int m = array[0].length;

        int[] arr = new int[n*m];
        int index = 0;
        for (int i = 0; i <= m/2; i++) {
            if(index != n*m){
                for (int j = i; j < m-i; j++) {
                    arr[index++] = array[i][j];
                }
            }
            if(index != n*m) {
                for (int j = i + 1; j < n - i; j++) {
                    arr[index++] = array[j][m - i - 1];
                }
            }
            if(index != n*m) {
                for (int j = m - i - 2; j >= i; j--) {
                    arr[index++] = array[n - i - 1][j];
                }
            }
            if(index != n*m){
                for (int j = n-i-2; j >i ; j--) {
                    arr[index++] = array[j][i];
                }
            }
        }
        return arr;
    }
}

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