剑指offer阅读(三)

<h2>剑指offer(三)</h2>

<h3>面试题二十五:二叉树中和为某一值的路径</h3>

<blockquote>
题目:输入一棵二叉树和一个整数,打印出二叉树中节点值的和为输入整数的所有路径。从树的根节点开始往下一直到叶节点所经过的节点形成一条路径。二叉树的定义如下:
</blockquote>

<pre><code class="java">class BinartTreeNode{
int m_nValue;
BinaryTreeNode left;
BinaryTreeNode right;
}
</code></pre>

<pre><code class="java">package offer;

import java.util.LinkedList;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/2.
    */
    public class Offer25 {
    public static void main(String... args) {
    TreeNode node = new TreeNode(10);
    TreeNode node1 = new TreeNode(5);
    TreeNode node2 = new TreeNode(4);
    TreeNode node3 = new TreeNode(7);
    TreeNode node4 = new TreeNode(12);
    node.left = node1;
    node.right = node4;
    node1.left = node2;
    node1.right = node3;
    findPath(node,22);
    }

    public static void findPath(TreeNode root, int expectedSum) {
    LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();
    int currentSum = 0;
    findPath(root, expectedSum, path, currentSum);
    }

    private static void findPath(TreeNode root, int expectedSum, LinkedList<Integer> path, int currentSum) {
    currentSum += root.value;
    path.add(root.value);
    boolean isLeaf = root.left == null && root.right == null;
    if (currentSum == expectedSum && isLeaf) {
    for (int i : path)
    Utils.syso(i);
    System.out.println("---");
    }
    if (root.left != null)
    findPath(root.left, expectedSum, path, currentSum);
    if (root.right != null)
    findPath(root.right, expectedSum, path, currentSum);
    path.removeLast();
    }

}

</code></pre>

思路:使用一个链表把所有路过的点都记录下来,使用前序遍历,当退出当前节点的时候,removelast,函数栈的思想。

<h3>面试题二十六:复杂链表的复制</h3>

<blockquote>
题目:请实现函数ComplexListNode* Clone(ComplexListNode* head)复制一个复杂链表,在复杂链表中,每个节点除了有一个next的指针指向下一个节点外,还有一个sibling指向链表中的任意节点或者NULL。节点的C++定义如下:
</blockquote>

<pre><code>struct ComplexListNode{
int value;
ComplexListNode* m_pNext;
ComplexListNode* m_pSibling;
}
</code></pre>

<pre><code> public static ComplexListNode cloneNode(ComplexListNode refrence) {
cloneNodes(refrence);
connectSiblingNode(refrence);
return reconnectNodes(refrence);
}

private static ComplexListNode reconnectNodes(ComplexListNode refrence) {
    ComplexListNode clonedHead = null;
    ComplexListNode clonedNode = null;
    if (refrence != null) {
        clonedHead = clonedNode = refrence.next;
        refrence.next = clonedHead.next;
        refrence = refrence.next;
    }
    while (refrence != null) {
        clonedNode.next = refrence.next;
        clonedNode = clonedNode.next;
        refrence.next = clonedNode.next;
        refrence = refrence.next;
    }
    return clonedHead;
}

private static void connectSiblingNode(ComplexListNode refrence) {
    while (refrence != null) {
        ComplexListNode cloned = refrence.next;
        if (refrence.sibling != null) {
            cloned.sibling = refrence.sibling.next;
        }
        refrence = cloned.next;
    }
}

private static void cloneNodes(ComplexListNode refrence) {
    if (refrence == null)
        throw new NullPointerException("invaild paramer");
    while (refrence != null) {
        ComplexListNode cloned = new ComplexListNode(refrence.value);
        cloned.next = refrence.next;
        cloned.sibling = null;
        refrence.next = cloned;
        refrence = cloned.next;
    }
}

</code></pre>

<h4>三次遍历</h4>

<blockquote>
思路:先遍历一便,在每个node后复制自身,然后,再次遍历,让node的clone指向node的随机node的下一个,再次遍历,连接所有node的clone,返回nodeHead。
</blockquote>

<h3>面试题二十七:二叉搜索树与双向链表(懵)</h3>

<blockquote>
题目:输入一棵二叉搜索树,将该二叉搜索树转换成一个排序的双向链表。要求不能创建任何新的节点,只能调整数中节点指针的指向。
</blockquote>

<h4>思路</h4>

中序遍历+将真正的头节点和当前头节点存储在一起。

<pre><code> public class Solution {
TreeNode head = null;
TreeNode realHead = null;

    public TreeNode convert(TreeNode root) {
        convertSub(root);
        return realHead;
    }

    public void convertSub(TreeNode node) {
        if (node == null)
            return;
        convertSub(node);
        if (head == null) {
            head = node;
            realHead = node;
        } else {
            head.right = node;
            node.left = head;
            head = node;
        }
        convertSub(node.right);
    }
}

</code></pre>

<h3>面试题二十八:字符串的排列</h3>

<blockquote>
题目:输入一个字符串,打印出该字符串中字符的所有排列。例如输入字符串abc,则打印出a、b、c所能排列出来的所有字符串。
</blockquote>

<pre><code>package offer;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/2.
    */
    public class Offer28 {

    /**

    • 题目:输入一个字符串,打印出该字符事中字符的所有排列。例如输入字符串abc。
    • 则打印出由字符a、b、c 所能排列出来的所有字符串abc、acb、bac、bca、cab和cba。
    • @param chars 待排序的字符数组
      */
      public static void permutation(char[] chars) {
      // 输入较验
      if (chars == null || chars.length < 1) {
      return;
      }
      // 进行排列操作
      permutation(chars, 0);
      }

    /**

    • 求字符数组的排列

    • @param chars 待排列的字符串

    • @param begin 当前处理的位置
      */
      public static void permutation(char[] chars, int begin) {
      // 如果是最后一个元素了,就输出排列结果
      if (chars.length - 1 == begin) {
      System.out.print(new String(chars) + " ");
      } else {
      char tmp;
      // 对当前还未处理的字符串进行处理,每个字符都可以作为当前处理位置的元素
      for (int i = begin; i < chars.length; i++) {
      // 下面是交换元素的位置
      tmp = chars[begin];
      chars[begin] = chars[i];
      chars[i] = tmp;

           // 处理下一个位置
           permutation(chars, begin + 1);
       }
      

      }
      }

    public static void main(String[] args) {
    char[] c1 = {'a', 'b', 'c'};
    permutation(c1);
    System.out.println();

     char[] c2 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
     permutation(c2);
    

    }

}

</code></pre>

<h3>面试题二十九:数组中出现次数超过一半的数字</h3>

<blockquote>
题目:数组中有一个数字出现的次数超过数组长度的一半,请找出这个数字。例如输入一个长度为9的数组{1,2,3,2,2,2,5,4,2}。由于数字2在数组中出现了5次,超过数组长度的一半,因此输出2。
</blockquote>

<pre><code><br />static int moreThanHalfNum(int[] numbers) {
int result = numbers[0];
int times = 1;
for (int i = 1; i < numbers.length; i++) {
if (times == 0) {
result = numbers[i];
times = 1;
} else if (numbers[i] == result) {
times++;
} else {
times--;
}
}
if (checkMoreThanHalf(numbers, result))
return result;
else
return 0;
}

private static boolean checkMoreThanHalf(int[] numbers, int result) {
    int times = 0;
    for (int i = 0; i &lt; numbers.length; i++) {
        if (numbers[i] == result)
            times++;
    }
    boolean isMoreThanHalf = true;
    if (times * 2 &lt;= numbers.length) {
        isMoreThanHalf = false;
    }
    return isMoreThanHalf;
}

</code></pre>

<h4>思路</h4>

两种方式:

  1. 快速排序,取中间值校验。
  2. 根据数组的特点,选出出现次数最多的,然后校验。

<h3>面试题三十:最小的k个数</h3>

<blockquote>
题目:输入n个整数,找出其中最小的k个数,例如输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字,则最小的4个数字是1、2、3、4。
</blockquote>

<h4>思路</h4>

<ol>
<li>基于数组左边的第K个数字进行快速排序,使得所有比第k个数字小的所有数字都位于数组的左边</li>
<li>使用一个容器,装填最小的k个数字,满了以后从其中找出最大数,删除。</li>
</ol>

<pre><code>/**

  • Created by kangqizhou on 2017/2/4.
    */
    public class Offer30 {

    /**

    • @param krr
    • @param k
    • @return
      */
      public static int[] minK(int krr[], int k) {
      int arr[] = new int[k];
      for (int i = 0; i < k; i++)
      arr[i] = krr[i];
      buildHeap(arr);
      for (int j = k; j < krr.length; j++) {
      if (krr[j] < arr[0]) {
      arr[0] = krr[j];
      maxHeap(arr, 1, k);
      }
      }
      return arr;
      }

    /**

    • 建最大堆
    • @param arr
      */
      public static void buildHeap(int arr[]) {
      int heapsize = arr.length;
      for (int i = arr.length / 2; i > 0; i--)
      maxHeap(arr, i, heapsize);
      }

    /**

    • 调整为最大堆
    • @param arr
    • @param i
    • @param heapsize
      */
      public static void maxHeap(int arr[], int i, int heapsize) {
      int largest = i;
      int left = 2 * i;
      int right = 2 * i + 1;
      if (left <= heapsize && arr[i - 1] < arr[left - 1])
      largest = left;
      if (right <= heapsize && arr[largest - 1] < arr[right - 1])
      largest = right;
      if (largest != i) {
      int temp = arr[i - 1];
      arr[i - 1] = arr[largest - 1];
      arr[largest - 1] = temp;
      maxHeap(arr, largest, heapsize);
      }
      }

    public static void main(String[] args) {
    int krr[] = {1, 3, 4, 2, 7, 8, 9, 10, 14, 16};
    int arr[] = minK(krr, 4);
    for (int i = 0; i < arr.length; i++)
    System.out.println(arr[i]);

    }

}

</code></pre>

<h3>面试题三十一:连续子数组的最大和</h3>

<blockquote>
题目:输入一个整形数组,数组里有正数也有负数。数组中一个活连续的多个整数组成一个子数组。求所有子数组的和的最大值。要求时间复杂度为O(1)
</blockquote>

<h4>思路:</h4>

如果之前的子数组之和小于0,那就直接从新的数字开始做子数组,每次更改后,就比较,取大值。

<pre><code class="java">/**

  • Created by kangqizhou on 2017/2/6.
    */
    public class Offer31 {
    public static void main(String... args){
    int[] data = {1,2,3,-34,-2,-45,3,-4,12,6};
    Solution solution = new Solution();
    Utils.syso(solution.getBiggestNum(data));
    }

    private static class Solution{
    boolean inVaild = false;
    public int getBiggestNum(int[] data){
    if (data == null){
    inVaild = true;
    return 0;
    }
    inVaild = false;
    int nCurSum = 0;
    int biggestNum = 0x80000000;
    for (int i = 0;i < data.length;i++){
    if (nCurSum<=0)
    nCurSum = data[i];
    else
    nCurSum += data[i];
    if (nCurSum > biggestNum)
    biggestNum = nCurSum;
    }
    return biggestNum;
    }
    }
    }

</code></pre>

<h3>面试题三十二:从1到n整数中1出现的次数</h3>

<blockquote>
题目:输入一个整数n,求从1到n这n个整数的十进制表示中1出现的次数,例如输入12,从1到12这些整数中包含1的数字有1,10,11和12,1一共出现了5次
</blockquote>

<h4>思路:</h4>

<ol>
<li>不考虑时间复杂度的情况下,遍历每个数字,得到每个数字中1的个数,然后累加。</li>
<li>每次去掉最高位然后做递归,递归的次数和位数相同。一个数字n有O(logn)位,因此这种思路的时间复杂度是O(logn),比前面的原始方法药好很多。</li>
</ol>

<pre><code class="java"> public static class Solution32II {
public int NumberOf1Between1AndN_Solution(int num) {
if (num < 10)
return 1;
int firstPosition = num;
int length = 0;
//求得首位数字
while (firstPosition > 10) {
firstPosition = firstPosition / 10;
length++;
}
//求得剩余数字
int other = num - firstPosition * powerBase10(length);

        int numFirstDight = 0;
        if (firstPosition &gt; 1)
            numFirstDight = powerBase10(length);
        else if (firstPosition == 1)
            numFirstDight = other + 1;
        int numberOther = firstPosition * (length) * powerBase10(length - 1);
        return numFirstDight + numberOther + NumberOf1Between1AndN_Solution(other);
    }

    private int powerBase10(int n) {
        int result = 1;
        for (int i = 0; i &lt; n; ++i)
            result *= 10;
        return result;
    }
}

</code></pre>

<h3>面试题三十三:把数组排成最小的数</h3>

<blockquote>
题目:输入一个正整数数组,把数组里的所有数字拼接起来排成一个数,打印出能拼接的所有数字中最小的一个。例如输入数组{3,32,321},打印出最小的数字是{321323};
</blockquote>

<h4>思路:</h4>

使用快速排序,更改判定条件即可

<pre><code class="java">package offer;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/6.
    */

public class Offer33 {
public static void main(String... args) {
int data[] = {321, 23, 1111};
Utils.syso(new Solution33().getNum(data));
}

public static class Solution33 {

    public String getNum(int[] data) {
        sort(data, 0, data.length - 1);
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i : data)
            sb.append(i);
        return sb.toString();
    }

    private void sort(int[] data, int left, int right) {
        if (left &lt; right) {
            int position = partition(data, left, right);
            if (position == left)
                sort(data, left + 1, right);
            if (position == right)
                sort(data, left, right - 1);
            else {
                sort(data, left, position - 1);
                sort(data, position + 1, right);
            }
        }
    }

    private int partition(int[] data, int left, int right) {
        int value = data[right];
        int n = left;
        for (int i = left; i &lt; right; i++) {
            if (isSmall(data[i], value)) {
                changeE(data, i, n);
                n++;
            }
        }
        changeE(data, n, right);
        return n;
    }

    public boolean isSmall(int m, int n) {
        String left = String.valueOf(m) + String.valueOf(n);
        String right = String.valueOf(n) + String.valueOf(m);
        for (int i = 0; i &lt; left.length(); i++) {
            if (left.charAt(i) &lt; right.charAt(i))
                return true;
            else if (left.charAt(i) &gt; right.charAt(i))
                return false;
        }
        return false;
    }

    private void changeE(int[] data, int i, int n) {
        if (i == n)
            return;
        data[i] = data[i] + data[n];
        data[n] = data[i] - data[n];
        data[i] = data[i] - data[n];
    }
}

}

</code></pre>

<h3>面试题三十四:丑数</h3>

<blockquote>
题目:我们把只包含印子2、3、5的数称为丑数。求按从小到大的顺序的第1500个丑数,例如6,8都是丑数,但14不是,因为它包含因子7。习惯上我们把1当作第一个丑数。
</blockquote>

<pre><code class="java">package offer;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/6.
    */
    public class Offer34 {
    public static void main(String... args) {
    Utils.syso(getUglyNum(4));
    }

    public static int getUglyNum(int index) {
    if (index <= 0)
    return 0;
    int[] uglyNum = new int[index];
    uglyNum[0] = 1;
    int nextUglyNumIndex = 1;
    int p2 = 0;
    int p3 = 0;
    int p5 = 0;
    while (nextUglyNumIndex < index) {
    int min = min(uglyNum[p2] * 2, uglyNum[p3] * 3, uglyNum[p5] * 5);
    uglyNum[nextUglyNumIndex] = min;
    while (uglyNum[p2] * 2 <= uglyNum[nextUglyNumIndex])
    p2++;
    while (uglyNum[p3] * 3 <= uglyNum[nextUglyNumIndex])
    p3++;
    while (uglyNum[p5] * 5 <= uglyNum[nextUglyNumIndex])
    p5++;
    nextUglyNumIndex++;
    }
    return uglyNum[index - 1];
    }

    private static int min(int i, int i1, int i2) {
    int min = i < i1 ? i : i1;
    return min < i2 ? min : i2;
    }

}

</code></pre>

<h3>面试题35:第一次只出现一次的字符。</h3>

<blockquote>
题目:在字符串中找出第一个只出现一次的字符。如输入“abaccdeff”,则输出‘b'。
</blockquote>

<pre><code class="java">package offer;

import java.util.HashMap;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/6.
    */
    public class Offer35 {
    public static void main(String... args) {
    char[] str = {'a', 'b', 'c', 'a', 'b', 'a'};
    Utils.syso(firstNotRepeatingChar(str));
    }

    static char firstNotRepeatingChar(char[] str) {
    if (str == null)
    return '\0';
    HashMap<Character, Integer> hashMap = new HashMap<>();
    for (char c : str) {
    Integer times = hashMap.get(c);
    hashMap.put(c, times == null ? 1 : times + 1);
    }
    for (char c : str) {
    int i = hashMap.get(c);
    if (i == 1)
    return c;
    }
    return '\0';
    }
    }

</code></pre>

思路:

使用hashmap,遍历两次即可。

<h3>面试题三十六:数组中的逆序对</h3>

<blockquote>
题目:在数组中的两个数字如果前面一个大于后面的数字,则这两个数字组成一个逆序对。输入一个数组,求出这个数组中的逆序对的总数。
</blockquote>

<pre><code class="java">package offer;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/6.
    */
    public class Offer36 {

    public static void main(String... args) {
    int[] a = {7, 5, 6, 4};
    Utils.syso(inversePairs(a));
    }

    public static int inversePairs(int[] data) {
    if (data == null) {
    return 0;
    }
    int[] copy = new int[data.length];
    for (int i = 0; i < data.length; i++)
    copy[i] = data[i];

     return inversePairsCore(data, copy, 0, data.length - 1);
    

    }

    private static int inversePairsCore(int[] data, int[] copy, int start, int end) {
    if (start == end) {
    copy[start] = data[start];
    return 0;
    }
    int length = (end - start) / 2;
    int left = inversePairsCore(copy, data, start, start + length);
    int right = inversePairsCore(copy, data, start + length + 1, end);
    int i = start + length;
    int j = end;
    int indexCopy = end;
    int count = 0;
    while (i >= start && j >= start + length + 1) {
    if (data[i] > data[j]) {
    copy[indexCopy--] = data[i--];
    count += j - start - length;
    } else {
    copy[indexCopy--] = data[j--];
    }
    }
    while (i >= start) {
    copy[indexCopy--] = data[i--];
    }
    while (j >= start + length + 1) {
    copy[indexCopy--] = data[j--];
    }
    return left + right + count;
    }

}

</code></pre>

<h3>面试题三十七:两个链表的第一个公共节点。</h3>

<blockquote>
题目:输入两个链表,找出它们的第一个公共节点。
</blockquote>

<h4>思路:</h4>

先得出两个链表的长度差,然后,先在长链表中走k步,然后同时走,直到node相同。

<h3>面试题三十八:</h3>

<blockquote>
题目:统计一个数字在排序数组中出现的次数,例如输入排序数组{1,2,3,3,3,3,4,5}和数字3,由于3在这个数组中出现了4次,因此输出4
</blockquote>

思路:使用二分查找先找出最左边出现的k的下标,再找出最右边出现的k的下标。相减即可得到次数。

<pre><code>package offer;

/**

  • Created by KiSoo on 2017/2/7.
    */
    public class Offer38 {
    public static void main(String... str) {
    int[] a = {1, 2, 3, 3, 3, 4, 5};
    Utils.syso(getFirstK(a, 3));
    }

    public static int getFirstK(int data[], int k) {
    if (data == null)
    return -1;
    return getFirstK(data, k, 0, data.length - 1) - getLastK(data, k, 0, data.length - 1);
    }

    private static int getLastK(int[] data, int k, int left, int right) {
    if (left < right)
    return 0;
    int middleIndex = (left + right) / 2;
    int middleData = data[middleIndex];
    if (middleData == k) {
    if (middleIndex < data.length - 1 && data[middleIndex + 1] != k || middleIndex == data.length - 1) {
    return middleIndex;
    } else
    left = middleIndex + 1;
    } else if (middleData < k)
    left = middleIndex + 1;
    else if (middleData > k)
    right = middleIndex - 1;
    return getLastK(data, k, left, right);
    }

    private static int getFirstK(int[] data, int k, int left, int right) {
    if (left > right)
    return 0;
    int middleIndex = (left + right) / 2;
    int middleData = data[middleIndex];
    if (middleData == k) {
    if ((middleIndex > 0 && data[middleIndex - 1] != k) || middleIndex == 0)
    return middleIndex;
    else
    right = middleIndex + 1;
    } else if (middleData > k)
    right = middleIndex - 1;
    else
    left = middleIndex + 1;
    return getFirstK(data, k, left, right);
    }

}

</code></pre>

<h3>面试题三十九:二叉树的深度</h3>

<blockquote>
题目一:输入一棵二叉树的根节点,求该树的深度。从根节点到叶节点依次经过的节点形成的树的一条路径,最长路径的长度为树的深度。
</blockquote>

<pre><code> private static int getHeight(TreeNode firstNode) {
if (firstNode == null)
return 0;
int left = getHeight(firstNode.left);
int right = getHeight(firstNode.right);
return left > right ? left + 1 : right + 1;
}
</code></pre>

<h4>思路:通过递归,取左右子树的较大值加1。</h4>

<blockquote>
题目二:输入一棵二叉树的根节点,判断该树是不是平衡二叉树。如果某二叉树中任意节点的左右子树的深度相差不超过1,那么它就是一颗平衡二叉树。
</blockquote>

<pre><code> static boolean isBalanced(TreeNode node, int[] depth) {
if (node == null) {
depth[0] = 0;
return true;
}
int[] left = new int[1], right = new int[1];
if (isBalanced(node.left, left) && isBalanced(node.right, right)) {
int diff = left[0] - right[0];
if (diff <= 1 && diff >= -1) {
depth[0] = 1 + (left[0] > right[0] ? left[0] : right[0]);
return true;
}
}
return false;
}
</code></pre>

<h4>思路:</h4>

通过递归求出左右节点的深度差值。

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