劍指offer（第二版）讀書筆記以及編程題目python版答案（一）

github地址：https://github.com/ciecus/leetcode_answers/tree/master/jianzhi_offer

題目一：找出數組中重複的數字

書P39

github代碼名稱：t1_duplicated_numbers.py

在一個長度爲n的數組裏的所有數字都在0～n-1的範圍內。數組中某些數字是重複的，但不知道有幾個數字重複了，也不知道每個數字重複了幾次。請找出數組中任意一個重複的數字。例如，如果輸入長度爲7的數組{2,3,1,0,2,5,3},那麼對應的輸出是重複的數字2或者3.

解題思路

思路一：先排序，排序的時間複雜度爲O(nlogn),然後從頭到尾掃描 思路二：利用哈希表，字典結構，時間複雜度O(n),空間複雜度O(n) 思路三【比較複雜】：數組中的數字都在0~n-1的範圍內。如果這個數字中沒有重複的數字，排序之後數字i將出現在下標爲i的位置。 所以可以從頭到尾掃描這個數組的每個數字，當掃描到下標爲i的數字時，首先比較這個數字是不是等於i，如果不是就拿它和第m個數字進行比較。如果它和m個數字相等就找到了一個重複數字。如果和第m個數字不想等，就和第m個數字交換。【太複雜了，暫緩】

測試用例

（1）長度爲n的數組裏包含一個或者多個重複的數字。

（2）數組中不包含重複的數字

（3）無效測試用例（輸入空指針：長度爲n的數組中包含0～n-1之外的數字）

==輸入格式 == 數組長度n 輸入數組 長度爲n的列表 例如： 3 1 2 2

代碼

方法一：

import sys

def duplicated_number_1(n,values):
    if (len(values) != n) |(len(values)==0):
        print('the wrong input')
    else:
        values.sort()
        dup_list = []
        for i in range(n-1):
            if values[i] == values[i+1]:
                dup_list.append(values[i])
        dup_list = set(dup_list)
        if len(dup_list)>0:
            string = ''
            for dup in dup_list:
                string += str(dup)+'\t'
            print(string)
        else:
            print('no duplicates')

if __name__ == "__main__":
    n = input()
    values = [int(x) for x in sys.stdin.readline().strip().split()]
    duplicated_number_1(n, values)  

方法二：

def duplicated_number_2(n,values):
    if (len(values) != n) | (len(values) == 0):
        print('the wrong input')
    else:
        value_dict = {}
        dup_list = set([])
        for value in values:
            if value in value_dict:
                dup_list.appen(value)
        dup_list = set(dup_list)
        if len(dup_list) > 0:
            string = ''
            for dup in dup_list:
                string += str(dup) + '\t'
            print(string)
        else:
            print('no duplicates')

題目二：不修改數組找出重複數字

書P41

在一個長度爲n+1的數組裏的所有數字都在1～n的範圍內，所以數組中至少有一個數字時重複的。請找出數組中任意一個重複的數字，但不能修改輸入的數組。例如，如果輸入長度爲8的數組{2,3,5,4,3,2,6,7}，那麼對應的輸出時重複的數字2或者3。

思路分析

和上一題類似，但是不能修改數組，所以就不能直接排序了。 但是使用哈希表的空間複雜度爲o(n) 如果優化的話，可以從二分查找的角度出發，調用countrange函數，調用O(logn)次，每次需要O(n)的時間，總時間複雜度爲O(nlongn),空間複雜度爲O(1)。和哈希表相比的空間換時間。

題目三：二維數組中的查找

書p44

github代碼名稱：t3_find_index.py

在一個二維數組中，每一行都按照從左到右遞增的順序排序，每一列都按照從上到下遞增的順序排序。請完成一個函數，輸入這樣的一個二維數組和一個整數，判斷數組彙總是否含有該整數。 例如下面數組

1	2	8	9
2	4	9	12
4	7	10	13
6	8	11	15

思路分析

這道題比較巧妙的技巧應該從右上角搜索。

如果搜索數字7:

對於右上角的數字9，9是第四列最小的數字，因爲9大於7，所以7不可能在第4列， 同理不在第三列，所以應在在第2列或者第1列，

然後從最右上角的數字2往下搜索。 因爲2是第一行現在剩下的最大的數字，所以不在第一行， 然後4是第二行剩下的最大數字，所以不在第二行，

然後就搜索到了7。

假如搜索數字5，從4往下接着搜索，然後發現7大於5，所以5不在第二列。

往左走到4，發現4小於5，所以往下走。 然後是6大於5，往左走，發現不可以了。

就結束，找不到。

思路總結

從右上角開始遍歷，如果待比較的數字小於右上角的數字，就往左走，如果大於右上角的數字就往下走，直到out of index終結。

測試用例

（1）二維數組中包含查找的數字

（2）二維數組中沒有查找的數字

（3）特殊輸入用例，輸入空指針

輸入格式：

待查找的數組num
行數n，
列數m，
數組

輸出格式：如果找到輸出yes 否則輸出none 例如 7 3 2 1 2 2 4 4 6
代碼

import sys

def find_number(num,n,m,matrix):
   y = 0
   x = m-1
   while num != matrix[y][x]:
       if num < matrix[y][x]:
           if x-1<0:
               return "None"
           else:
               x-=1
       if num >matrix[y][x]:
           if y+1<n:
               y+=1
           else:
               return 'None'
   return "yes"

if __name__ == "__main__":
   num = input()
   n = input()
   m = input()
   matrix = []
   for i in range(n):
       values = [int(x) for x in sys.stdin.readline().strip().split()]
       matrix.append(values)
   print(find_number(num,n,m,matrix))

題目四：替換空格

書p51
github代碼名稱：jianzhi_offer/t4_replace_space.py
請實現一個函數，把字符串中的每個空格替換成"%20"，例如，輸入“we are happy。”則輸出"we%20are%20happy."

思路分析

（1）如果一個空格替換成"%",“2”,"0"這3個字符，因此字符串會變長。所以如果沒有測試用例應該提問面試官是不是覆蓋。

（2）替換操作就是每次往後移動兩個字節，但是複雜度爲$O(n^2)$

(3)可以先遍歷數空格個數，然後進行替換。使用兩個指針，p1和p2，p1指向原字符串的末尾，p2指向替換之後的字符串的末尾，然後直到p1和p2位置相等爲止。 圖例： 測試用例

（1）輸入字符串包含空格。空格位於最前面，空格位於最後面，空格位於中間，連續有多個空格

（2）輸入的字符串中沒有空格

（3）特殊用例，輸入爲空字符串，輸入只有一個空格

代碼

import sys

def replace_space(string):
    p1 = len(string)-1
    if p1 <0:
        return "None"
    else:
        i = 0
        for char in string:
            if char == " ":
                i += 1
        p2 = p1+2*i
        string_new = ['0' for i in range(p2)]
        while p2!=p1:
            char = string[p1-1]
            if char != " ":
                string_new[p2-1] = string[p1-1]
                p2-=1
                p1-=1
            else:

                string_new[p2-3:p2] = ['%','2','0']
                p2-=3
                p1-=1
        string_new[:p2] = string[:p1]

    return string_new

if __name__ == "__main__":
    string = list(sys.stdin.readline())
    print("".join(replace_space(string)))