编程合集: https://www.cnblogs.com/jssj/p/12002760.html
前言:不仅仅要实现,更要提升性能,精益求精,用尽量少的时间复杂度和空间复杂度解决问题。
【程序58】
给定 n 个非负整数 a1,a2,...,an,每个数代表坐标中的一个点?(i,?ai) 。在坐标内画 n 条垂直线,垂直线 i?的两个端点分别为?(i,?ai) 和 (i, 0)。找出其中的两条线,使得它们与?x?轴共同构成的容器可以容纳最多的水。
说明:你不能倾斜容器,且?n?的值至少为 2。
图中垂直线代表输入数组 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情况下,容器能够容纳水(表示为蓝色部分)的最大值为 49。
/** * 给定 n 个非负整数 a1,a2,...,an,每个数代表坐标中的一个点?(i,?ai) 。在坐标内画 n 条垂直线,垂直线 i?的两个端点分别为?(i,?ai) 和 (i, 0)。找出其中的两条线,使得它们与?x?轴共同构成的容器可以容纳最多的水。 * 说明:你不能倾斜容器,且?n?的值至少为 2。 * 图中垂直线代表输入数组 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情况下,容器能够容纳水(表示为蓝色部分)的最大值为 49。 */ public class Subject58 { public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[]{1,8,6,2,5,4,8,3,7}; System.out.println(maxArea2(arr)); } /** * 求最大面积 * @param height * @return */ public static int maxArea2(int[] height) { int maxArea = 0; //最大面积 int left = 0; int right = height.length-1; int leftvalue = 0; int rightvalue = 0; while (left < right){ if(height[left] < height[right]){ if(height[left] > leftvalue && height[left]*(right-left) > maxArea){ maxArea = height[left]*(right-left); } leftvalue = height[left]; left++; }else{ if( height[right] > rightvalue && height[right] * (right - left) > maxArea) { maxArea = height[right] * (right - left); } rightvalue = height[right]; right--; } } return maxArea; } /** * 计算最大面积 * @param height * @return */ public static int maxArea(int[] height) { int maxArea = 0; int tmp0 = 0; for (int i = 0; i < height.length; i++) { if(height[i] > tmp0){ tmp0 = height[i]; }else{ continue; } for (int j = height.length-1; j >= 0 && j>i ; j--) { if(height[j] >= height[i]){ if(height[i]*(j-i) > maxArea){ maxArea = height[i]*(j-i); break; } } } } tmp0 = 0; for (int i = height.length-1; i >=0 ; i--) { if(height[i] > tmp0){ tmp0 = height[i]; }else{ continue; } for (int j = 0; j < height.length && i>j; j++) { if(height[j] >= height[i]){ if(height[i]*(i-j) > maxArea){ maxArea = height[i]*(i-j); break; } } } } return maxArea; } }
时间复杂度:O(n)
运行结果:
【程序59】
阿拉伯数字转罗马数字,罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, L,C,D 和 M。
import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * 【程序59】 * 阿拉伯数字转罗马数字,罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, L,C,D 和 M。 */ public class Subject59 { public static void main(String[] args) { System.out.println(intToRoman(1994)); } /** * 阿拉伯数字转罗马数字 * @param num * @return */ public static String intToRoman(int num) { List<String> list = new ArrayList<>(); StringBuilder result = new StringBuilder(); int i = num; int num0 = 1; while(i > 0){ int tmp = i%10; if(num0 == 1){ if(tmp == 4){ list.add("IV"); }else if(tmp == 9) { list.add("IX"); }else{ list.add(AssembleNumber(tmp,"I","V")); } }else if(num0 == 10){ if(tmp == 4){ list.add("XL"); }else if(tmp == 9) { list.add("XC"); }else{ list.add(AssembleNumber(tmp,"X","L")); } }else if(num0 == 100){ if(tmp == 4){ list.add("CD"); }else if(tmp == 9) { list.add("CM"); }else{ list.add(AssembleNumber(tmp,"C","D")); } }else{ list.add(AssembleNumber(tmp,"M","")); } num0 = num0*10; i = i/10; } for(int index=list.size()-1 ;index >= 0;index--){ result.append(list.get(index)); } return result.toString(); } /** * 转化 * @param tmp * @param str0 * @param str1 * @return */ public static String AssembleNumber(int tmp,String str0,String str1){ String result = ""; if(tmp < 4){ for (int i=1;i <= tmp;i++){ result = result+str0; } }else{ result = result+str1; for (int i=1;i <= tmp-5;i++){ result = result+str0; } } return result; } }
时间复杂度:O(n)
运行结果:
【程序60】
罗马数字转阿拉伯数字,罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, L,C,D 和 M。
import java.util.HashMap; import java.util.Map; /** * 【程序60】 * 罗马数字转阿拉伯数字,罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, L,C,D 和 M。 */ public class Subject60 { public static void main(String[] args) { System.out.println(new Subject60().romanToInt("MCMXCIV")); } static Map<String,Integer> map = new HashMap<>(); /** * 静态代码块加载数据 */ static { map.put("I",1); map.put("II",2); map.put("III",3); map.put("IV",4); map.put("V",5); map.put("VI",6); map.put("VII",7); map.put("VIII",8); map.put("IX",9); map.put("X",10); map.put("XX",20); map.put("XXX",30); map.put("XL",40); map.put("L",50); map.put("LX",60); map.put("LXX",70); map.put("LXXX",80); map.put("XC",90); map.put("C",100); map.put("CC",200); map.put("CCC",300); map.put("CD",400); map.put("D",500); map.put("DC",600); map.put("DCC",700); map.put("DCCC",800); map.put("CM",900); map.put("M",1000); map.put("MM",2000); map.put("MMM",3000); } /** * 罗马数字转阿拉伯数字 * @param s * @return */ public int romanToInt(String s) { // I X C M 分别代表1,10,100,1000 int result = 0; char[] arr = s.toCharArray(); int lenth = arr.length; String tmp = ""; int index0 = 0; for (int i = 0; i < lenth ;) { tmp = tmp + arr[i]; if(map.containsKey(tmp)){ index0 = map.get(tmp); i++; }else{ result = result +index0; tmp = ""; index0 = 0; } } return result+index0; } }
时间复杂度:O(n)
运行结果:
【程序61】
编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。
如果不存在公共前缀,返回空字符串 ""。
/** * 编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。 * 如果不存在公共前缀,返回空字符串 ""。 */ public class Subject61 { public static void main(String[] args) { String[] strs = new String[]{"f","fl","flight"}; System.out.println(longestCommonPrefix(strs)); } /** * 最长公共前缀 * @param strs * @return */ public static String longestCommonPrefix(String[] strs) { String result = ""; if(strs.length <= 0){ return result; } boolean flag; char tmp ; int index = 0; while(true){ flag = true; if(index >= strs[0].length()){ break; }else{ tmp = strs[0].charAt(index); } for (int i = 1 ;i < strs.length; i++) { if(index >= strs[i].length() || strs[i].charAt(index) != tmp){ flag = false; break; } } if(flag){ result = result+tmp; }else{ break; } index++; } return result; } }
时间复杂度:O(S⋅log(n))
运行结果:
【程序62】
给定一个包含 n 个整数的数组?nums,判断?nums?中是否存在三个元素 a,b,c ,
使得?a + b + c = 0 ?找出所有满足条件且不重复的三元组。
import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.List; /** * 给定一个包含 n 个整数的数组?nums,判断?nums?中是否存在三个元素 a,b,c , * 使得?a + b + c = 0 ?找出所有满足条件且不重复的三元组。 */ public class Subject62 { public static void main(String[] args) { int[] nums = new int[]{2,-1,-1,0,2,1,1}; System.out.println(threeSum(nums)); } /** * 获取满足条件的组合 * @param nums * @return */ public static List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) { Arrays.sort(nums); List<List<Integer>> tuples = new ArrayList<>(); for(int i = 0; i < nums.length-2; i++){ if(i > 0 && nums[i-1] == nums[i]) continue; //去重 int l = i+1, r = nums.length-1; if(nums[l] < 0 && Integer.MIN_VALUE-nums[l] > nums[i]) continue; //如果溢出最小值则跳过 if(nums[i] > 0 && Integer.MAX_VALUE-nums[l] < nums[i]) break; //溢出最大值直接结束,不可能会有新的三元组出现了 while(l < r){ if(nums[r] > -nums[i]-nums[l]){ while(l < r && nums[r-1] == nums[r]) r--; //右指针去重 r--; } else if(nums[r] < -nums[i]-nums[l]){ while(l < r && nums[l+1] == nums[l]) l++; //左指针去重 l++; } else{ tuples.add(Arrays.asList(nums[i],nums[l],nums[r])); while(l < r && nums[r-1] == nums[r]) r--; //左指针去重 while(l < r && nums[l+1] == nums[l]) l++; //右指针去重 r--; l++; } } } return tuples; } }
时间复杂度:O(nlogn)
运行结果:
【程序63】
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。
/** * 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。 */ public class Subject63 { public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[]{1,1,1,1}; int target = 0; System.out.println(threeSumClosest(arr,target)); } /** * 获取最接近的三个数之和 * @param nums * @param target * @return */ public static int threeSumClosest(int[] nums, int target) { int sum = 0; if(nums.length<=3){ for (int i = 0; i < nums.length; i++) { sum = sum + nums[i]; } return sum; } int max = Integer.MAX_VALUE; int min = Integer.MIN_VALUE; for (int i = 0; i < nums.length-2; i++) { for (int j = i+1; j < nums.length-1; j++) { for (int k = j+1; k < nums.length; k++) { int tmp = nums[i] + nums[j] + nums[k]; if(tmp == target ){ return target; }else if(tmp > target){ if(tmp < max){ max = tmp; } }else{ if(tmp > min){ min = tmp; } } } } } if(max == Integer.MAX_VALUE){ return min; } if(min == Integer.MIN_VALUE){ return max; } if(Math.abs(max-target) <= Math.abs(target-min)){ sum = max; }else{ sum = min; } return sum; } }
时间复杂度:O(n^2)
运行结果:
【程序64】
给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回所有它能表示的字母组合。
给出数字到字母的映射如下(与电话按键相同)。注意 1 不对应任何字母。
备注,每个数字对应的字母为9宫格输入法。
import java.util.ArrayList; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; /** * 给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回所有它能表示的字母组合。 * 给出数字到字母的映射如下(与电话按键相同)。注意 1 不对应任何字母。 * 备注,每个数字对应的字母为9宫格输入法。 */ public class Subject64 { public static void main(String[] args) { System.out.println(letterCombinations("23")); } public static Map<Character,List<Character>> map = new HashMap<>(); //初始化数据 static { List<Character> list = new ArrayList<>(); list.add('a'); list.add('b'); list.add('c'); map.put('2',list); list = new ArrayList<>(); list.add('d'); list.add('e'); list.add('f'); map.put('3',list); list = new ArrayList<>(); list.add('g'); list.add('h'); list.add('i'); map.put('4',list); list = new ArrayList<>(); list.add('j'); list.add('k'); list.add('l'); map.put('5',list); list = new ArrayList<>(); list.add('m'); list.add('n'); list.add('o'); map.put('6',list); list = new ArrayList<>(); list.add('p'); list.add('q'); list.add('r'); list.add('s'); map.put('7',list); list = new ArrayList<>(); list.add('t'); list.add('u'); list.add('v'); map.put('8',list); list = new ArrayList<>(); list.add('w'); list.add('x'); list.add('y'); list.add('z'); map.put('9',list); } public static List<String> list; /** * 处理组合情况 * @param digits * @return */ public static List<String> letterCombinations(String digits) { if("".equals(digits)){ return list; } list = new ArrayList<>(); list.add(""); char[] arr = digits.toCharArray(); for (int i = 0; i < arr.length ; i++) { letterCombinations0(arr[i]); } return list; } /** * 配合letterCombinations使用 * @param c */ public static void letterCombinations0(char c){ List<Character> list0 = map.get(c); List<String> listTmp = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { for (int j = 0; j < list0.size(); j++) { listTmp.add(list.get(i)+list0.get(j)); } } list = listTmp; } }
时间复杂度:O(3N×4M)
运行结果:
【程序65】
给定一个包含n 个整数的数组nums和一个目标值target,判断nums中是否存在四个元素 a,b,c和 d,使得a + b + c + d的值与target相等?
找出所有满足条件且不重复的四元组。
import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.List; /** * 给定一个包含n 个整数的数组nums和一个目标值target,判断nums中是否存在四个元素 a,b,c和 d,使得a + b + c + d的值与target相等? * 找出所有满足条件且不重复的四元组。 */ public class Subject65 { public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[]{1, 0, -1, 0, -2, 2}; System.out.println(fourSum(arr,0)); } /** * 4个数之和 * @param nums * @param target * @return */ public static List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) { List<List<Integer>> lists = new ArrayList<>(); Arrays.sort(nums); int lenths = nums.length; if(lenths <= 3){ return lists; } int min = nums[0]; int max = nums[lenths-1]; int min0 = nums[0] + nums[1]; int max0 = nums[lenths-1]+nums[lenths-2]; for (int i = 0; i < lenths; i++) { for (int j = i+1; j < lenths; j++) { int tmp1 = target - nums[i] - nums[j]; if(tmp1 > max0){ continue; } if(tmp1 < min0){ break; } for (int k = j+1; k < lenths; k++) { int tmp = target - nums[i] - nums[j] - nums[k]; if(tmp > max){ continue; } if(tmp < min){ break; } for (int l = k+1; l < lenths; l++) { int tmp0 = nums[i] + nums[j] + nums[k] + nums[l]; if(target == tmp0){ List<Integer> list = new ArrayList<>(); list.add( nums[i]); list.add(nums[j]); list.add(nums[k]); list.add(nums[l]); if(!lists.contains(list)){ lists.add(list); } } } } } } return lists; } }
时间复杂度:O(n3)
运行结果:
【程序66】
给定一个链表(单项链表),删除链表的倒数第 n 个节点,并且返回链表的头结点。
public class ListNode { int val; ListNode next; ListNode(){ } ListNode(int x) { val = x; } }
/** * Definition for singly-linked list. * public class ListNode { * int val; * ListNode next; * ListNode(int x) { val = x; } * } * * 给定一个链表(单项链表),删除链表的倒数第 n 个节点,并且返回链表的头结点。 */ public class Subject66 { public static void main(String[] args) { ListNode listNode0 = new ListNode(1); ListNode listNode1 = new ListNode(2); ListNode listNode2 = new ListNode(3); ListNode listNode3 = new ListNode(4); ListNode listNode4 = new ListNode(5); listNode0.next = listNode1; listNode1.next = listNode2; listNode2.next = listNode3; listNode3.next = listNode4; ListNode listNode = new Subject66().removeNthFromEnd(listNode0,1); StringBuilder stringBuilder = null; while(listNode !=null){ //指向位置是否为空 if(stringBuilder == null){ stringBuilder = new StringBuilder(); stringBuilder.append(listNode.val); }else{ stringBuilder.append(" -> "+ listNode.val); } listNode = listNode.next; // 指向下一个节点 } System.out.println(stringBuilder.toString()); } //公共变量 public static ListNode listNodeTmp; /** * 删除倒数N的节点 * @param head * @param n * @return */ public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) { listNodeTmp = null; if(head == null){ return head; } int num = nodeNum(head,n); if(num == n){ return head.next; } return head; } /** * 递归获取节点位置 * @param head * @param n * @return */ public int nodeNum(ListNode head,int n){ int tmp = 0; if(head != null){ tmp = 1+ nodeNum(head.next,n); if(tmp == n +1){ head.next = listNodeTmp; } if(tmp == n-1){ listNodeTmp = head; } } return tmp; } }
时间复杂度:O(n)
运行结果:
【程序67】
给定一个只包括 '(',')','{','}','[',']'的字符串,判断字符串是否有效。
有效字符串需满足:
左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
注意空字符串可被认为是有效字符串。
import java.util.ArrayList; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; /** * 【程序67】 * 给定一个只包括 '(',')','{','}','[',']'的字符串,判断字符串是否有效。 * 有效字符串需满足: * 左括号必须用相同类型的右括号闭合。 * 左括号必须以正确的顺序闭合。 * 注意空字符串可被认为是有效字符串。 */ public class Subject67 { public static void main(String[] args) { String s= "[]"; System.out.println( new Subject67().isValid(s)); } static Map<Character,Character> map = new HashMap<>(); static { map.put('(',')'); map.put('{','}'); map.put('[',']'); } /** * 后进先匹配原理 * @param s * @return */ public boolean isValid(String s) { char[] arr = s.toCharArray(); if(arr.length <= 0){ return true; } List<Character> list = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < arr.length; i++) { if(map.containsKey(arr[i])){ list.add(arr[i]); }else{ if(list.size() <= 0) { return false; } if(map.get(list.get(list.size()-1)) == arr[i]){ list.remove(list.size()-1); }else{ return false; } } } if(list.size() == 0){ return true; }else { return false; } } }
时间复杂度:O(n)
运行结果:
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