有趣的算法題-2

一:二叉搜索樹和雙向鏈表

輸入一棵二叉搜索樹,將該二叉搜索樹轉換成一個排序的雙向鏈表。要求不能創建任何新的結點,只能調整樹中結點指針的指向。

1.要用一個lastNode指針指着最右的節點。

/**
public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;

    }

}
*/
public class Solution {
    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) {
        TreeNode lastNode = null;
        lastNode = ConvertNode(pRootOfTree, lastNode);
        while(lastNode != null && lastNode.left != null){
            lastNode = lastNode.left;
        }
        return lastNode;
        
    }
    public TreeNode ConvertNode(TreeNode root, TreeNode lastNode){
        if(root == null)
            return null;
        if(root.left != null)
            lastNode = ConvertNode(root.left, lastNode);
        root.left = lastNode;
        if(lastNode != null)
            lastNode.right = root;
        lastNode = root;
        if(root.right != null){
            lastNode = ConvertNode(root.right, lastNode);
        }
        return lastNode;
    }
}

二:字符串排列

輸入一個字符串,按字典序打印出該字符串中字符的所有排列。例如輸入字符串abc,則打印出由字符a,b,c所能排列出來的所有字符串abc,acb,bac,bca,cab和cba。

import java.util.ArrayList;
import java.util.*;
public class Solution {
    public ArrayList<String> Permutation(String str) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        int index = 0;
        Permutation(list, index, str.toCharArray());
        Collections.sort(list);
        return list;
       
    }
    public void Permutation(ArrayList<String> list, int index, char[] str){
        if(index == str.length - 1)
            list.add(new String(str));
        else{
            for(int i = index; i < str.length; i++){
                if(i == index || str[i] != str[index])
                {
                    swap(str, i, index);
                    Permutation(list, index+1, str);
                    swap(str, index, i);
                }
            }
        }
    }
    public void swap(char[] str, int i, int j){
        if(str.length < 2)
            return;
        char temp = str[i];
        str[i] = str[j];
        str[j] = temp;
    }
}

三:數組中出現次數超過一半的元素

1.先拿第一個數作爲標準num,後面元素相同count+1,不同count-1;當count==0時,num指向新的數,令count=1,再繼續這樣下去,知道後面。

2.用最後得到的num再遍歷一次,看看出現次數是否真的大於array.length/2;

四:最小的K個數

輸入n個整數,找出其中最小的K個數。例如輸入4,5,1,6,2,7,3,8這8個數字,則最小的4個數字是1,2,3,4,。

1.先對前K個數建最大堆。

2.K後面的數依次和堆頂元素比較,小於堆頂的刪除堆頂元素,使該元素進隊,一直維持這個堆爲K個元素。

3.最後那個堆裏的K個數即爲所求元素。

import java.util.*;
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> GetLeastNumbers_Solution(int [] input, int k) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        if(input == null || input.length < k || k == 0)
            return list;
        for(int i = k/2 - 1; i >= 0; i--){
            adjustMaxHeap(input, i, k-1);
        }
        for(int i = k; i < input.length; i++){
            if(input[i] < input[0])
            {
                int temp = input[i];
                input[i] = input[0];
                input[0] = temp;
                adjustMaxHeap(input, 0, k-1);
            }
        }
        for(int i = 0; i < k; i++){
            list.add(input[i]);
        }
        return list;
    }
    public void adjustMaxHeap(int[] input, int pos, int length){
        int child = 0;
        int temp;
        for(temp = input[pos]; 2*pos+1 <= length; pos = child)
        {
            child = 2*pos+1;
            if(child < length && input[child] < input[child+1])
            {
                child++;
            }
            if(input[child] > temp){
                input[pos] = input[child];
            }
            else{
                break;
            }
        }
        input[pos] = temp;
    }
}

五:把數組排成最小數

1.定義一個Collections的函數使它把list裏的所有組合按組合的大小排序。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
public class Solution {
    public String PrintMinNumber(int [] numbers) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        int n = numbers.length;
        String s = "";
        for(int i = 0; i < n; i++)
        {
            list.add(numbers[i]);
        }
        Collections.sort(list, new Comparator<Integer>(){
            public int compare(Integer s1, Integer s2)
            {
                String str1 = s1 + "" + s2;
                String str2 = s2 + "" + s1;
                return str1.compareTo(str2);
            }
        });
        for(int data : list)
        {
            s += data;
        }
        return s;

    }
}

六:查找第N個醜數(只能被2,3,5整除)

1.建造一個N長度的數組,和p2,p3,p5三個指針。

2.三個指針分別乘上對應的數,比較找到最小的添加在數組的下一個數,這是隻有選中的指針後退,其他的不變。

public class Solution {
    public int GetUglyNumber_Solution(int index) {
        if(index <= 0)
            return 0;
        int[] pUgly = new int[index];
        pUgly[0] = 1;
        int nextUgly = 1;
        int p2 = 0;
        int p3 = 0;
        int p5 = 0;
        while(nextUgly < index)
        {
            int min = Min(2*pUgly[p2], 3*pUgly[p3], 5*pUgly[p5]);
            pUgly[nextUgly] = min;
            if(2*pUgly[p2] <= pUgly[nextUgly])
                p2++;
            if(3*pUgly[p3] <= pUgly[nextUgly])
                p3++;
            if(5*pUgly[p5] <= pUgly[nextUgly])
                p5++;
            nextUgly++;
        }
        return pUgly[nextUgly-1];
        
        
    }
    public int Min(int p1, int p2, int p3)
    {
        return p1 >= p2 ? (p2 > p3 ? p3 : p2) : (p1 > p3 ? p3 : p1);
    }
}

七:第一個出現一次的字符

import java.util.*;
public class Solution {
    public int FirstNotRepeatingChar(String str) {
        Map<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();
        char[] ch = str.toCharArray();
        for(int i = 0; i < ch.length; i++)
        {
            if(map.containsKey(ch[i]))
            {
                map.put(ch[i], map.get(ch[i])+1);
            }
            else{
                map.put(ch[i], 1);
            }
        }
        for(int i = 0; i < ch.length; i++)
        {
            if(map.get(ch[i]) == 1)
                return i;
        }
        return -1;
    }
}

八:數組中的逆序對

1.要用歸併排序解決

public class Solution {
    public int InversePairs(int [] array) {
        if(array.length <= 1 || array == null)
            return 0;
        int[] copy = new int[array.length];
        for(int i = 0; i < array.length; i++)
            copy[i] = array[i];
        int count = 0;
        count = InverseCorePairs(array, copy, 0, array.length-1)%1000000007;
        return count % 1000000007;
    }
    public int InverseCorePairs(int[] array, int[] copy, int start, int end)
    {
        if(start == end)
        {
            return 0;
        }
        int mid = (start+end)>>1;
        int left = InverseCorePairs(array, copy, start, mid)%1000000007;
        int right = InverseCorePairs(array, copy, mid+1, end)%1000000007;
        int i = mid;
        int j = end;
        int copyIndex = end;
        int count = 0;
        while(i >= start && j >= mid+1)
        {
            if(array[i] > array[j])
            {
                copy[copyIndex--] = array[i--];
                count += j - mid;
                if(count >= 1000000007)
                    count = count % 1000000007;
            }
            else{
                copy[copyIndex--] = array[j--];
            }
        }
        for(;i >= start; i--)
        {
            copy[copyIndex--] = array[i];
        }
        for(; j >= mid+1; j--)
        {
            copy[copyIndex--] = array[j];
        }
        for(int ii = start; ii <= end; ii++)
            array[ii] = copy[ii];
        return (left + count + right)%1000000007;
    }
}

九:數組中只出現一次的數字

1.將數組中所有的數異或得到結果mayor(相同的全部相消了,剩下的是兩個不同的數)。

2.找到mayor中最後一個爲1的數。

3.根據次數將數組分爲兩組,兩個不同的數分別落在兩組,最後用異或求出最後的數。

//num1,num2分別爲長度爲1的數組。傳出參數
//將num1[0],num2[0]設置爲返回結果
public class Solution {
    public void FindNumsAppearOnce(int [] array,int num1[] , int num2[]) {
        int mayor = 0;
        for(int i = 0; i < array.length; i++)
        {
            mayor ^= array[i];
        }
        int flag = 1;
        while((flag & mayor) == 0) 
            flag <<= 1;
        for(int i = 0; i < array.length; i++)
        {
            if((array[i] & flag) == 0)
                num1[0] ^= array[i];
            else
                num2[0] ^= array[i];
        }
        
    }
}

十:和爲S的連續整數序列

小明很喜歡數學,有一天他在做數學作業時,要求計算出9~16的和,他馬上就寫出了正確答案是100。但是他並不滿足於此,他在想究竟有多少種連續的正數序列的和爲100(至少包括兩個數)。沒多久,他就得到另一組連續正數和爲100的序列:18,19,20,21,22。現在把問題交給你,你能不能也很快的找出所有和爲S的連續正數序列? Good Luck!

1)由於我們要找的是和爲S的連續正數序列,因此這個序列是個公差爲1的等差數列,而這個序列的中間值代表了平均值的大小。假設序列長度爲n,那麼這個序列的中間值可以通過(S / n)得到,知道序列的中間值和長度,也就不難求出這段序列了。

2)滿足條件的n分兩種情況:

n爲奇數時,序列中間的數正好是序列的平均值,所以條件爲:(n & 1) == 1 && sum % n == 0;

n爲偶數時,序列中間兩個數的平均值是序列的平均值,而這個平均值的小數部分爲0.5,所以條件爲:(sum % n) * 2 == n.

3)由題可知n >= 2,那麼n的最大值是多少呢?我們完全可以將n從2到S全部遍歷一次,但是大部分遍歷是不必要的。爲了讓n儘可能大,我們讓序列從1開始,

根據等差數列的求和公式:S = (1 + n) * n / 2,得到.

 

最後舉一個例子,假設輸入sum = 100,我們只需遍歷n = 13~2的情況(按題意應從大到小遍歷),n = 8時,得到序列[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16];n  = 5時,得到序列[18, 19, 20, 21, 22]。

完整代碼:時間複雜度爲

import java.util.ArrayList;
public class Solution {
    public ArrayList<ArrayList<Integer> > FindContinuousSequence(int sum) {
       ArrayList<ArrayList<Integer>> list = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
        for(int n = (int)Math.sqrt(2*sum); n>=2; n--)
        {
            if(((n&1)==1 && sum%n == 0) || ((sum%n)*2 == n))
            {
                ArrayList l = new ArrayList<Integer>();
                for(int j = 0, k = sum/n - (n-1)/2; j < n; j++)
                {
                    l.add(k++);
                }
                list.add(l);
            }
        }
        return list;
    }
}

十一:孩子們的遊戲(圓圈中最後一個數字)

每年六一兒童節,牛客都會準備一些小禮物去看望孤兒院的小朋友,今年亦是如此。HF作爲牛客的資深元老,自然也準備了一些小遊戲。其中,有個遊戲是這樣的:首先,讓小朋友們圍成一個大圈。然後,他隨機指定一個數m,讓編號爲0的小朋友開始報數。每次喊到m-1的那個小朋友要出列唱首歌,然後可以在禮品箱中任意的挑選禮物,並且不再回到圈中,從他的下一個小朋友開始,繼續0...m-1報數....這樣下去....直到剩下最後一個小朋友,可以不用表演,並且拿到牛客名貴的“名偵探柯南”典藏版(名額有限哦!!^_^)。請你試着想下,哪個小朋友會得到這份禮品呢?(注:小朋友的編號是從0到n-1)

1.用一個數組arr[]從1到n記錄,若蹲下了記爲0;

2.index記錄走過的人數,dunNumbers記錄走過的但是卻是蹲下的人數,duns記錄蹲下的人數。

public class Solution {
    public int LastRemaining_Solution(int n, int m) {
        if(n < 1 || m < 1)
            return -1;
        int[] arr = new int[n];
        for(int i = 0; i < n; i++)
            arr[i] = i+1;
        int index = 0;
        int duns = 0;
        int dunNumbers = 0;
        while(duns != n-1)
        {
           if(arr[index%n] == 0)
           {
               dunNumbers++;
               index++;
           }
            else{
                if((index+1-dunNumbers)%m==0)
                {
                    arr[index%n] = 0;
                    index++;
                    duns++;
                }
                else{
                    index++;
                }
            }
        }
        for(int i = 0; i < arr.length; i++)
            if(arr[i] != 0)
                return arr[i]-1;
        return -1;
        
    }
}

 

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