面试算法代码知识梳理系列
面试算法知识梳理(1) - 排序算法
面试算法知识梳理(2) - 字符串算法第一部分
面试算法知识梳理(3) - 字符串算法第二部分
面试算法知识梳理(4) - 数组第一部分
面试算法知识梳理(5) - 数组第二部分
面试算法知识梳理(6) - 数组第三部分
面试算法知识梳理(7) - 数组第四部分
面试算法知识梳理(8) - 二分查找算法及其变型
面试算法知识梳理(9) - 链表算法第一部分
面试算法知识梳理(10) - 二叉查找树
面试算法知识梳理(11) - 二叉树算法第一部分
面试算法知识梳理(12) - 二叉树算法第二部分
面试算法知识梳理(13) - 二叉树算法第三部分
一、概要
本文介绍了有关数组的算法第三部分的Java代码实现，所有代码均可通过 在线编译器 直接运行，算法目录：
- 在递增排序的数组中，查找指定数字出现的个数
- 查找数组中只出现一次的两个数字
- 在递增排序的数组中，查找和为
s的两个数 - 输入一个正数
s，打印出所有和为s的连续正数序列 - 数组当中的最大最小值
二、代码实现
2.1 在递增排序的数组中，查找指定数字出现的个数
问题描述
在递增排序的数组中，查找指定数字出现的个数
解决思路
这个问题的关键信息是输入数组是 递增排序 的，指定数字必然是连在一起的，因此，我们只需要找到该数字第一次和最后一次出现的下标位置，那么就可以得到该数字出现的数字。
对于递增排序的数组，最常见的方法就是使用 二分查找，以查找数字第一次出现的位置为例，也就是下面的getFirstK函数：
- 如果只有一个元素，那么判断该元素是否是指定数字即可
- 如果只有两个元素，那么先判断前面的元素，如果不相等再判断后面的元素
- 如果大于两个元素，那么取中点位置的元素，如果该元素比需要查找的数字小，那么就说明需要查找的元素在其右侧，否则就说明它在查找元素的左侧（有可能包含该中点位置元素）。
getLastK也是同理。
代码实现
class Untitled {
static int getFirstK(int p[], int num, int startIndex, int endIndex) {
if (endIndex == startIndex) {
return p[startIndex] == num ? startIndex : -1;
}
if (endIndex-startIndex == 1) {
if (p[startIndex] == num) {
return startIndex;
} else if (p[endIndex] == num) {
return endIndex;
} else {
return -1;
}
}
int midOffset = (endIndex-startIndex) >> 1;
//如果中间的元素比寻找的小，那么说明其在中间元素的右侧。
if (p[startIndex+midOffset] < num) {
return getFirstK(p, num, startIndex+midOffset+1, endIndex);
} else {
return getFirstK(p, num, startIndex, startIndex+midOffset);
}
}
static int getLastK(int p[], int num, int startIndex, int endIndex) {
if (endIndex == startIndex) {
return p[startIndex] == num ? startIndex : -1;
}
if (endIndex-startIndex == 1) {
if (p[endIndex] == num) {
return endIndex;
} else if (p[startIndex] == num) {
return startIndex;
} else {
return -1;
}
}
int midOffset = (endIndex-startIndex) >> 1;
if (p[startIndex+midOffset] <= num) {
return getLastK(p, num, startIndex+midOffset, endIndex);
} else {
//如果中间的元素比寻找的大，那么说明其在中间元素的左侧。
return getLastK(p, num, startIndex, startIndex+midOffset-1);
}
}
static int getNumberAppearTimes(int p[], int num, int len) {
int firstK = getFirstK(p, 6, 0, len-1);
int lastK = getLastK(p, 6, 0, len-1);
if (firstK >= 0 && lastK >= 0) {
System.out.println("firstK=" + firstK + ",lastK=" + lastK);
}
return lastK-firstK+1;
}
public static void main(String[] args) {
int p[] = {1, 2, 3, 6, 6, 6, 9};
int result = getNumberAppearTimes(p, 6, 7);
System.out.println("appear=" + result);
}
}
运行结果
>> firstK=3,lastK=5
>> appear=3
2.2 查找数组中只出现一次的两个数字
问题描述
一个整型数组里除了两个数字之外，其他的数字都出现了两次，请写程序找出这两个只出现一次的数字。
解决思路
首先，让我们再复习一下异或的特点：两个相同的数异或的结果为0，且异或满足交换律和结合律。
对于题目中的假设，假如这两个只出现了一次的数为a和b：
- 第一步：对整型数组中的所有数进行异或，那么得到的结果就是
a^b的值。 - 第二步：将
a和b分到两个不同的子数组当中，再分别对这两个数组进行异或，那么就可以得到a和b了，而划分的依据就是根据第一步的结果，找出a^b中为1的一位。
代码实现
class Untitled {
static void getTwoAppearOnce(int p[], int len) {
int excluX = 0;
int excluY = 0;
for (int i=0; i<len; i++) {
excluX ^= p[i];
}
System.out.println("全部异或结果=" + excluX);
if (excluX != 0) {
//确定两个出现唯一的元素，有一位一个为1，另一个为0。
int diffBit = excluX^(excluX&(excluX-1));
System.out.println("不相同的位=" + diffBit);
excluX = 0;
for (int i=0; i<len; i++) {
//根据上面求出的位，分成两组，分别进行异或操作。
if ((p[i] & diffBit) == 0) {
excluX ^= p[i];
} else {
excluY ^= p[i];
}
}
System.out.println("第一个元素=" + excluX + ",第二个元素=" + excluY);
}
}
public static void main(String[] args) {
int p[] = {1,3,3,5,7,7};
getTwoAppearOnce(p, p.length);
}
}
运行结果
>> 全部异或结果=4
>> 不相同的位=4
>> 第一个元素=1,第二个元素=5
2.3 在递增排序的数组中，查找和为 s 的两个数
问题描述
在递增排序的数组中，查找和为s的两个数
解决思路
由于原数组是 递增排序 的，因此我们可以定义两个指针first和last，分别指向数组的首元素和尾元素，如果当前的和小于sum，那么说明需要放入一个更大的元素，就可以将首指针前移，如果小于sum，那么就将尾指针后移。
这里有一点需要注意，对于first和last已经移动过的位置，可以 确定其所在的元素 一定不是符合条件的两个数之一，因此，first不需要前移，last也不需要后移。
实现代码
class Untitled {
static void findTwoNumberIsSumN(int p[], int len, int sum) {
int first = 0;
int last = len-1;
while(first <= last) {
int temp = p[first]+p[last];
if (temp == sum) {
System.out.println("p[first]=" + p[first] + ",p[last]=" + p[last]);
break;
} else if (temp < sum) {
first++;
} else {
last--;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int p[] = {1,2,4,7,11,15};
findTwoNumberIsSumN(p, p.length, 15);
}
}
运行结果
p[first]=4,p[last]=11
2.4 输入一个正数 s，打印出所有和为 s 的连续正数序列
实现代码
class Untitled {
static void getSerialNumberSumN(int sum) {
int startNum = 1;
int endNum = 2;
int curSum = startNum+endNum;
int max = (1+sum) >> 1;
while (startNum < max) {
if (curSum == sum) {
System.out.println("[" + startNum + "..." + endNum + "]");
}
//如果当前的和大于要求的值，那么就移动首元素，使得数组的范围变小。
while (curSum > sum && startNum < max) {
//注意要先减再移位。
curSum = curSum-startNum;
startNum++;
if (curSum == sum) {
System.out.println("[" + startNum + "..." + endNum + "]");
}
}
//移动尾元素，使得数组的范围变大，注意要先移位之后再加。
endNum++;
curSum = curSum+endNum;
}
}
public static void main(String[] args) {
getSerialNumberSumN(15);
}
}
运行结果
>> [1...5]
>> [4...6]
>> [7...8]
2.5 数组当中的最大最小值
实现代码
class Untitled {
static class ValueHolder {
public int maxNum;
public int minNum;
}
static ValueHolder getMaxMinNumber(int p[], int startIndex, int endIndex) {
ValueHolder value = new ValueHolder();
if (startIndex == endIndex) {
value.maxNum = p[startIndex];
value.minNum = p[endIndex];
return value;
}
int midOffset = (endIndex-startIndex) >> 1;
ValueHolder l = getMaxMinNumber(p, startIndex, startIndex+midOffset);
ValueHolder r = getMaxMinNumber(p, startIndex+midOffset+1, endIndex);
if (l.maxNum >= r.maxNum) {
value.maxNum = l.maxNum;
} else {
value.maxNum = r.maxNum;
}
if (l.minNum < r.minNum) {
value.minNum = l.minNum;
} else {
value.minNum = r.minNum;
}
return value;
}
public static void main(String[] args) {
int p[] = {1,45,23,3,6,2,7,234,56};
ValueHolder v = getMaxMinNumber(p, 0, p.length-1);
System.out.println("max=" + v.maxNum + ",min=" + v.minNum);
}
}
运行结果
>> max=234,min=1
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