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 $[num{s}_l,num{s}_{l+1},...,num{s}_{r-1},num{s}_r]$ ，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 $n^2$ 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;}
}