LeetCode中等题(三)

题目一：

反转从位置 m 到 n 的链表。请使用一趟扫描完成反转。

说明:
1 ≤ m ≤ n ≤ 链表长度。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL, m = 2, n = 4
输出: 1->4->3->2->5->NULL

方法一：

1、和链表反转很相似，增加了难度，需要选择一定的区间；

2、找到区间进行反转，最后再将链表和之前的进行连接；

3、首先找到反转链表的前一位，for(int i=0;i<m-1;i++) pre=pre.next；

4、然后开始反转链表，定义两个结点，ListNode node=null，ListNode curr=pre.next；然后进行循环链表反转，循环条件直到i<n-m+1；

5、最后将链表进行连接，pre.next.next=curr，pre.next=node；

6、返回哑结点dummy.next；

具体代码：

class Solution {
    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {
        
        ListNode dummy=new ListNode(0);
        dummy.next=head;
        ListNode pre=dummy;
        
        for(int i=0;i<m-1;i++) pre=pre.next;
        
        ListNode node=null;
        ListNode curr=pre.next;
        
        for(int i=0;i<n-m+1;i++)
        {
            ListNode temp=curr.next;
            curr.next=node;
            node=curr;
            curr=temp;
        }
        
        pre.next.next=curr;
        pre.next=node;
        
        return dummy.next;
    }
}

题目二：

给定一个包括 n 个整数的数组 nums 和 一个目标值 target。找出 nums 中的三个整数，使得它们的和与 target 最接近。返回这三个数的和。假定每组输入只存在唯一答案。

例如，给定数组 nums = [-1，2，1，-4], 和 target = 1.

与 target 最接近的三个数的和为 2. (-1 + 2 + 1 = 2).

方法：

1、要求三个数和目标值进行比较，采用三次循环的时间复杂度相对较高，设置双指针和一个循环进行比较；

2、双指针设置在第一层循环里，当然需要先对数组进行排序，Arrays.sort(nums)；

3、ans=nums[0]+nums[1]+nums[2]，设置返回的初始值；

4、for(int i=0;i<nums.length；i++) int start=i+1，end=nums.lenght-1，int sum=nums[i]+nums[start]+nums[end]；

5、while(start<end) ，这一点较为关键比较目标值和sum之间的距离，取最小值；

6、if(Math.abs(target-sum)<Math.abs(target-ans)) ans=sum；

7、移动双指针，直到遍历完所有的情况，if(target<sum) start++；if(target>sum) end--；

8、返回ans；

具体代码：

class Solution {
    public int threeSumClosest(int[] nums, int target) {
        
        Arrays.sort(nums);
        int ans=nums[0]+nums[1]+nums[2];
        
        for(int i=0;i<nums.length;i++)
        {
            int start=i+1,end=nums.length-1;
            while(start<end)
            {
                int sum=nums[i]+nums[start]+nums[end];
                if(Math.abs(target-sum)<Math.abs(target-ans))
                {
                    ans=sum;
                }
                if(sum>target)
                    end--;
                else if (sum<target) {
                    start++;
                }
                else {
                    return ans;
                }
            }
        }        
        return ans;
    }
}

题目三：

给定一个包含红色、白色和蓝色，一共 n 个元素的数组，原地对它们进行排序，使得相同颜色的元素相邻，并按照红色、白色、蓝色顺序排列。

此题中，我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

注意:
不能使用代码库中的排序函数来解决这道题。

示例:

输入: [2,0,2,1,1,0]
输出: [0,0,1,1,2,2]

方法：

1、这其实是一个排序问题，思路也不是很容易想到；

2、这里面可以用三指针实现，一个指向数组最开始，一个指向数组最末尾，另一进行逐个遍历数组；

3、思想较为巧妙，p0指向0的最右端，p2指向2的最左端，curr进行遍历数组；

4、通过交换元素和指针移动进行；

具体代码：

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        
        int p0=0,p2=nums.length-1;
        int curr=0;
        
        for(int i=0;i<nums.length;i++)
        {
            if(nums[curr]==0)
            {
                int temp=nums[curr];
                nums[curr++]=nums[p0];
                nums[p0++]=temp;
            }
            else if (nums[curr]==2)
            {
                int tem=nums[curr];
                nums[curr]=nums[p2];
                nums[p2--]=tem;
            }
            
            else {
                curr++;
            }
        }
    }
}

题目四：

给定一组不含重复元素的整数数组 nums，返回该数组所有可能的子集（幂集）。

说明：解集不能包含重复的子集。

示例:

输入: nums = [1,2,3]
输出:
[
[3],
  [1],
  [2],
  [1,2,3],
  [1,3],
  [2,3],
  [1,2],
  []
]

方法一：

1、递归+回溯实现，这个方法代码很简洁，但却很不好理解；

2、递归是在一个循环中进行，也就是在循环中进行循环；

3、进行深度优先遍历将所有在一个值的情况，然后再进行回溯；

4、回溯的时候一定要去除数组的最上面的元素；

具体代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {
        
        List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
        backTrace(0,nums,res,new ArrayList<Integer>());
        return res;
    }
    
    public void backTrace(int i,int[] nums,List<List<Integer>> res,ArrayList<Integer> tem)
    {
        res.add(new ArrayList<>(tem));
        for(int j=i;j<nums.length;j++)
        {
            tem.add(nums[j]);
            backTrace(j+1, nums, res, tem);
            tem.remove(tem.size()-1);
        }       
    }
}

题目五：

给定一个无重复元素的数组 candidates 和一个目标数 target ，找出 candidates 中所有可以使数字和为 target 的组合。

candidates 中的数字可以无限制重复被选取。

说明：

所有数字（包括 target）都是正整数。
解集不能包含重复的组合。 
示例 1:

输入: candidates = [2,3,6,7], target = 7,
所求解集为:
[
[7],
[2,2,3]
]

方法：

1、回溯+递归，仍然采用上式的方式；

2、不同点在于要求得的列表是不同的，之前是求子集，而现在求满足符合目标元素的值；

3、只要满足目标值，就将此数组加入到res中；

4、算法的回溯是根据目标值，而不是下一个元素，因为元素可以重复使用；

具体代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> combinationSum(int[] candidates, int target) {
        
        List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
        Arrays.sort(candidates);
        backdown(candidates,target,0,res,new ArrayList<>());
        return res;
    }
    
    public void backdown(int[] candidates,int target,int i,List<List<Integer>> res,ArrayList<Integer> temp)
    {
        if(target<0) return;
        if(target==0)
        {
            res.add(new ArrayList<>(temp));
            return;
        }
        
        for(int j=i;j<candidates.length;j++)
        {
            if(target<candidates[j]) break;
            temp.add(candidates[j]);
            backdown(candidates,target-candidates[j],j,res,temp);
            temp.remove(temp.size()-1);
        }
    }
}

题目六：

给定一组不含重复元素的整数数组 nums，返回该数组所有可能的子集（幂集）。

说明：解集不能包含重复的子集。

示例:

输入: nums = [1,2,3]
输出:
[
[3],
  [1],
  [2],
  [1,2,3],
  [1,3],
  [2,3],
  [1,2],
  []
]

方法：

1、这是一种很巧妙的方法，采用位运算求子集；

2、因为一个数组的子集刚好是2的n次方，比如数组元素为[1,2,3]，它的子集刚好是8个，用二进制表示其大小n=1<<3；

3、然后将这8个子集分别放入列表中，接下来是如何放入列表的问题；

4、对这8个数进行循环，for(int i=0;i<8;i++)  for(int j=0;j<3;j++) 将i进行位运算，找到所有为1的数值，将其加入到temp中；

5、if(i>>j&1==1) list.add(nums[j])；

具体代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {
        
        List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
        int n=1<<nums.length;
        
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            List<Integer> list=new ArrayList<>();
            for(int j=0;j<nums.length;j++)
            {
                if(((i>>j)&1)==1)
                    list.add(nums[j]);
            }
            
            res.add(list);
        }        
        return res;
    }  
}

题目七：

给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

说明：

你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

示例 1:

输入: [2,2,1]
输出: 1

方法：

1、异或运算，同假异真；

2、异或的性质，0^一个数=这个数，数一^数一=0，并且满足交换律和结合律；

具体代码：

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        
        int result=0;        
        for(int i=0;i<nums.length;i++)
        {
            result=result^nums[i];
        }       
        return result;
    }
}

题目八：

给定一个整数，编写一个函数来判断它是否是 2 的幂次方。

示例 1:

输入: 1
输出: true
解释: 20 = 1

方法：

1、采用位运算，对整数n进行与运算，如果n是2的幂次方，那么n&n-1=0

具体代码：

class Solution {
    public boolean isPowerOfTwo(int n) {
        if((n>0)&&(n&(n-1))==0)
            return true;
        else
        {
            return false;
        }
    }
}