铢积寸累——我的算法刷题记录I

“寒女之丝,铢积寸累。天步所临,云蒸雷起。”

该文章仅用来记录我自己刷过的算法题,给每日一题做总结的同时顺带复习,如有任何问题请在底下评论区留言。

刷题网站:leetcode,牛客

刷题顺序及部分题解:代码随想录

8.20:数组-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。

分析:

这题涉及了使用二分查找的前提条件:1.数组有序 2.数组元素不重复 ,同时使用二分法时必须注意一个关键点:区间的定义(到底是while(left < right) 还是 while(left <= right)),这时我们必须要遵守循环不变量原则,while寻找中每一次边界的处理都要坚持根据区间的定义来操作,我一般将二分查找的区间定义为[left, right],即while(left <= right),这样的话因为[left, right]是闭区间,即每一次查找nums[left]和nums[right]都在查找区间里,所以当开始折半查找时,如果target 在左区间,则折半为[left, middle – 1],如果target在右区间,则折半为[middle + 1, right],因为当nums[middle]不等于target时下一个查询区间不会去比较。

答案:

public int search(int[] nums, int target) {
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (nums[mid] == target) {
                return mid;
            }
            else if (nums[mid] < target) {
                left = mid + 1;
            }
            else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return -1;

 

8.21:数组-移除元素、有序数组的平方(双指针法)

题目1-移除元素:

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。

分析:

这个题如果直接暴力解的话,可以用类似于冒泡排序一样的双层for循环,时间复杂度在O(n^2),但是其实可以用一个非常好的算法——双指针法,通过一个快指针和慢指针在一个for循环下完成两个for循环的工作,将时间复杂度降为O(n)。

定义快慢指针

  • 快指针:寻找新数组的元素 ,新数组就是不含有目标元素的数组
  • 慢指针:指向新数组下标的位置

说白了就是让快指针去找答案数组所需要的元素传给慢指针,慢指针逻辑上指向的其实是那个答案需要的新数组。

答案:

public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int slowIndex = 0;
        for (int fastIndex = 0; fastIndex < nums.length; fastIndex++) {
            if (nums[fastIndex] != val) {
                nums[slowIndex] = nums[fastIndex];
                slowIndex++;
            }
        }
        return slowIndex;
    }

题目2-有序数组的平方:

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。

分析:

同样,这题如果要暴力破解的话,可以让每个数平方以后再排序,但是该题使用双指针法后依然可以减少时间复杂度。

数组其实是有序的,只不过负数平方之后可能成为最大数了,那么数组平方的最大值就在数组的两端,不是最左边就是最右边,不可能是中间,此时可以考虑双指针法了,i指向起始位置,j指向终止位置,定义一个新数组result,和A数组一样的大小,让k指向result数组终止位置,如果A[i] * A[i] < A[j] * A[j] 那么result[k--] = A[j] * A[j]; ,如果A[i] * A[i] >= A[j] * A[j] 那么result[k--] = A[i] * A[i]; 。

答案:

 public int[] sortedSquares(int[] nums) {
        int right = nums.length - 1;
        int left = 0;
        int[] result = new int[nums.length];
        int index = result.length - 1;
        while (left <= right) {
            if (nums[left] * nums[left] > nums[right] * nums[right]) {
                result[index--] = nums[left] * nums[left];
                ++left;
            } else {
                result[index--] = nums[right] * nums[right];
                --right;
            }
        }
        return result;
    }

 

8.22:数组-长度最小的子数组、最小覆盖子串(滑动窗口)

题目1-长度最小的子数组:

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 s ,找出该数组中满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0。

分析:

这道题目暴力解法依然是两个for循环,但时间复杂度为O(n^2),在leetcode上超时了,于是引出了数组操作中另一个重要的方法:滑动窗口。

滑动窗口,就是不断的调节子序列的起始位置和终止位置,从而得出我们要想的结果。其实所谓滑动窗口也是一种双指针法,一个指针指向滑动窗口的起始位置,另一个指向终止位置,不满足条件时,末指针前移扩大窗口,满足条件时,头指针前移缩小窗口,其精髓就是根据当前子序列的情况不断调节子序列的起始位置,从而将O(n^2)降为O(n)。

答案:

public int minSubArrayLen(int s, int[] nums) {
        int left = 0;
        int sum = 0;
        int result = Integer.MAX_VALUE;
        for (int right = 0; right < nums.length; right++) {
            sum += nums[right];
            while (sum >= s) {
                result = Math.min(result, right - left + 1);
                sum -= nums[left++];
            }
        }
        return result == Integer.MAX_VALUE ? 0 : result;

 

题目2:

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 “” 。

分析:

较难,但本质上还是滑动窗口,建议用多种实现做一做。

答案:

public String minWindow(String s, String t) {
        if (s == null || s == "" || t == null || t == "" || s.length() < t.length()) {
            return "";
        }
        //维护两个数组,记录已有字符串指定字符的出现次数,和目标字符串指定字符的出现次数
        //ASCII表总长128
        int[] need = new int[128];
        int[] have = new int[128];
        //将目标字符串指定字符的出现次数记录
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            need[t.charAt(i)]++;
        }
        //分别为左指针,右指针,最小长度(初始值为一定不可达到的长度)
        //已有字符串中目标字符串指定字符的出现总频次以及最小覆盖子串在原字符串中的起始位置
        int left = 0, right = 0, min = s.length() + 1, count = 0, start = 0;
        while (right < s.length()) {
            char r = s.charAt(right);
            //该字符不被目标字符串需要
            if (need[r] == 0) {
                right++;
                continue;
            }
            //当且仅当已有字符串目标字符出现的次数小于目标字符串字符的出现次数时,count才会+1
            //是为了后续能直接判断已有字符串是否已经包含了目标字符串的所有字符,不需要挨个比对字符出现的次数
            if (have[r] < need[r]) {
                count++;
            }
            //已有字符串中目标字符出现的次数+1
            have[r]++;
            //移动右指针
            right++;
            //当且仅当已有字符串已经包含了所有目标字符串的字符,且出现频次一定大于或等于指定频次
            while (count == t.length()) {
                //挡窗口的长度比已有的最短值小时,更改最小值,并记录起始位置
                if (right - left < min) {
                    min = right - left;
                    start = left;
                }
                char l = s.charAt(left);
                //如果左边即将要去掉的字符不被目标字符串需要,那么不需要多余判断,直接可以移动左指针
                if (need[l] == 0) {
                    left++;
                    continue;
                }
                //如果左边即将要去掉的字符被目标字符串需要,且出现的频次正好等于指定频次,那么如果去掉了这个字符,
                //就不满足覆盖子串的条件,此时要破坏循环条件跳出循环,即控制目标字符串指定字符的出现总频次(count)-1
                if (have[l] == need[l]) {
                    count--;
                }
                //已有字符串中目标字符出现的次数-1
                have[l]--;
                //移动左指针
                left++;
            }
        }
        //如果最小长度还为初始值,说明没有符合条件的子串
        if (min == s.length() + 1) {
            return "";
        }
        //返回的为以记录的起始位置为起点,记录的最短长度为距离的指定字符串中截取的子串
        return s.substring(start, start + min);
    }
 

8.23:数组-区间和、开发商购买土地(前缀和)

题目1-区间和:

给定一个整数数组 Array,请计算该数组在每个指定区间内元素的总和。

输入描述

第一行输入为整数数组 Array 的长度 n,接下来 n 行,每行一个整数,表示数组的元素。随后的输入为需要计算总和的区间,直至文件结束。

输出描述

输出每个指定区间内元素的总和。

题目2-开发商购买土地:

在一个城市区域内,被划分成了n * m个连续的区块,每个区块都拥有不同的权值,代表着其土地价值。目前,有两家开发公司,A 公司和 B 公司,希望购买这个城市区域的土地。

现在,需要将这个城市区域的所有区块分配给 A 公司和 B 公司。

然而,由于城市规划的限制,只允许将区域按横向或纵向划分成两个子区域,而且每个子区域都必须包含一个或多个区块。

为了确保公平竞争,你需要找到一种分配方式,使得 A 公司和 B 公司各自的子区域内的土地总价值之差最小。

分析:

首先,必须要审清,这两题都是在求区间和,前缀和 在涉及计算区间和的问题时非常有用。

所谓前缀和,其实就是先把前n个区间的累加和算好,之后每次求区间时只需要将两个区间相减就行,其思想是重复利用计算过的子数组之和,从而降低区间查询需要累加计算的次数。

举个例子:

p[1] = vec[0] + vec[1];

p[5] = vec[0] + vec[1] + vec[2] + vec[3] + vec[4] + vec[5];

p[5] - p[1] = vec[2] + vec[3] + vec[4] + vec[5];

于是我们得到了下标2到下标5之间的累加和。

特别注意: 在使用前缀和求解的时候,要特别注意 求解区间。

像刚刚那个例子,如果我们要求 区间下标 [2, 5] 的区间和,那么应该是 p[5] – p[1],而不是 p[5] – p[2]。

答案1:

public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int n = scanner.nextInt();
        int[] vec = new int[n];
        int[] p = new int[n];

        int presum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            vec[i] = scanner.nextInt();
            presum += vec[i];
            p[i] = presum;
        }

        while (scanner.hasNextInt()) {
            int a = scanner.nextInt();
            int b = scanner.nextInt();

            int sum;
            if (a == 0) {
                sum = p[b];
            } else {
                sum = p[b] - p[a - 1];
            }
            System.out.println(sum);
        }

        scanner.close();
    }

答案2:

public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int n = scanner.nextInt();
        int m = scanner.nextInt();
        int sum = 0;
        int[][] vec = new int[n][m];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                vec[i][j] = scanner.nextInt();
                sum += vec[i][j];
            }
        }

        // 统计横向
        int[] horizontal = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                horizontal[i] += vec[i][j];
            }
        }

        // 统计纵向
        int[] vertical = new int[m];
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                vertical[j] += vec[i][j];
            }
        }

        int result = Integer.MAX_VALUE;
        int horizontalCut = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            horizontalCut += horizontal[i];
            result = Math.min(result, Math.abs(sum - 2 * horizontalCut));
        }

        int verticalCut = 0;
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            verticalCut += vertical[j];
            result = Math.min(result, Math.abs(sum - 2 * verticalCut));
        }

        System.out.println(result);
        scanner.close();
    }

 

8.24 ~ 8.31:链表的基本操作实现

分析:

链表的一些基本操作还是挺基础的,涉及的算法不算多,有些数据结构课上也都有实现,有必要时复习一下就好。注意,虚拟头结点需要重点了解一下,包括双指针的一些应用。

相关资料:

代码随想录-链表 or 大话数据结构

 

9.1:环形链表(了解一下)

题目:

给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。

为了表示给定链表中的环,使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。 如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。

分析:

详细可见 代码随想录-环形链表II

答案:

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if (slow == fast) {// 有环
                ListNode index1 = fast;
                ListNode index2 = head;
                // 两个指针,从头结点和相遇结点,各走一步,直到相遇,相遇点即为环入口
                while (index1 != index2) {
                    index1 = index1.next;
                    index2 = index2.next;
                }
                return index1;
            }
        }
        return null;
    }
}

 

9.2:哈希表-有效的字母异位词

题目:

给定两个字符串 s 和 t ,编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。

示例 1: 输入: s = “anagram”, t = “nagaram” 输出: true

示例 2: 输入: s = “rat”, t = “car” 输出: false

说明: 你可以假设字符串只包含小写字母。

分析:

先看暴力的解法,两层for循环,同时还要记录字符是否重复出现,很明显时间复杂度是 O(n^2)。

接下来看优化的方法:数组其实就是一个简单哈希表,而且这道题目中字符串只有小写字符,那么就可以定义一个数组,来记录字符串s里字符出现的次数。定义一个数组叫做record用来记录字符串s里字符出现的次数,即把字符映射到数组也就是哈希表的索引下标上。在遍历字符串t的时候,对t中出现的字符映射哈希表索引上的数值再做-1的操作。最后检查一下,record数组如果有的元素不为零,说明字符串s和t一定是谁多了字符或者谁少了字符,return false。最后如果record数组所有元素都为零,说明字符串s和t是字母异位词,return true。

答案:

public boolean isAnagram(String s, String t) {
        int[] record = new int[26];

        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            record[s.charAt(i) - 'a']++;
        }

        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            record[t.charAt(i) - 'a']--;
        }

        for (int count: record) {
            if (count != 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
}

 

9.3:哈希表-两个数组的交集

题目:

给定两个数组,编写一个函数来计算它们的交集。

说明: 输出结果中的每个元素一定是唯一的。 我们可以不考虑输出结果的顺序。

分析:

这道题目,主要目的是学会判断什么时候用数组做哈希表,什么时候用HashMapHashSet做哈希表。

注意题目特意说明:输出结果中的每个元素一定是唯一的,也就是说输出的结果的去重的, 同时不考虑输出结果的顺序,也就是说输出的结果还是无序的。去重+无序,显然要使用哈希表解答。

虽然用数组来做哈希表是不错的选择,而且如果哈希值比较少、特别分散、跨度非常大,使用数组就造成空间的极大浪费。之前使用数组来做哈希的题目,是因为题目都限制了数值的大小,而这道题目没有限制数值的大小,就无法使用数组来做哈希表了。

答案:

public int[] intersection(int[] nums1, int[] nums2) {
        if (nums1 == null || nums1.length == 0 || nums2 == null || nums2.length == 0) {
            return new int[0];
        }
        Set<Integer> set1 = new HashSet<>();
        Set<Integer> resSet = new HashSet<>();
        // 遍历数组1
        for (int i : nums1) {
            set1.add(i);
        }
        // 遍历数组2的过程中判断哈希表中是否存在该元素
        for (int i : nums2) {
            if (set1.contains(i)) {
                resSet.add(i);
            }
        }
        // x -> x 代表直接返回 Integer 类型的原始值
        return resSet.stream().mapToInt(x -> x).toArray();
}

 

9.4:哈希表-快乐数

题目:

编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

「快乐数」定义为:对于一个正整数,每一次将该数替换为它每个位置上的数字的平方和,然后重复这个过程直到这个数变为 1,也可能是 无限循环 但始终变不到 1。如果 可以变为  1,那么这个数就是快乐数。

如果 n 是快乐数就返回 True ;不是,则返回 False 。

示例:

输入:19
输出:true
解释:
1^2 + 9^2 = 82
8^2 + 2^2 = 68
6^2 + 8^2 = 100
1^2 + 0^2 + 0^2 = 1

分析:

这道题的关键在于:无限循环。这意味着:求和的过程中,sum会重复出现。

当我们遇到了要快速判断一个元素是否出现集合里的时候就要考虑哈希法了。

答案:

class Solution {
    public boolean isHappy(int n) {
        Set<Integer> record = new HashSet<>();
        while (n != 1 && !record.contains(n)) {
            record.add(n);
            n = getNextNumber(n);
        }
        return n == 1;
    }

    private int getNextNumber(int n) {
        int res = 0;
        while (n > 0) {
            int temp = n % 10;
            res += temp * temp;
            n = n / 10;
        }
        return res;
    }
}

 

9.5:哈希表-两数之和(梦开始的地方)

题目:

给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target,请你在该数组中找出和为目标值的那 两个 整数,并返回他们的数组下标。

数组中同一个元素不能使用两遍。

示例:

给定 nums = [2, 7, 11, 15], target = 9

因为 nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9

所以返回 [0, 1]

分析:

很明显暴力的解法是两层for循环查找,时间复杂度是O(n^2)。

什么时候使用哈希法:当我们需要查询一个元素是否出现过,或者一个元素是否在集合里的时候,就要第一时间想到哈希法。

本题就需要一个集合来存放我们遍历过的元素,然后在遍历数组的时候去询问这个集合,某元素是否遍历过,也就是是否出现在这个集合。而且,本题我们不仅要知道元素有没有遍历过,还要知道这个元素对应的下标,需要使用 key value结构来存放,key来存元素,value来存下标,那么使用map正合适。

以下是本题的思路图:

答案:

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
    int[] res = new int[2];
    if(nums == null || nums.length == 0){
        return res;
    }
    Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
    for(int i = 0; i < nums.length; i++){
        int temp = target - nums[i];   // 遍历当前元素,并在map中寻找是否有匹配的key
        if(map.containsKey(temp)){
            res[1] = i;
            res[0] = map.get(temp);
            break;
        }
        map.put(nums[i], i);    // 如果没找到匹配对,就把访问过的元素和下标加入到map中
    }
    return res;
}

 

9.6:哈希表-四数相加II

题目:

给定四个包含整数的数组列表 A , B , C , D ,计算有多少个元组 (i, j, k, l) ,使得 A[i] + B[j] + C[k] + D[l] = 0。

为了使问题简单化,所有的 A, B, C, D 具有相同的长度 N,且 0 ≤ N ≤ 500 。所有整数的范围在 -2^28 到 2^28 – 1 之间,最终结果不会超过 2^31 – 1 。

示例:

输入:

  • A = [ 1, 2]
  • B = [-2,-1]
  • C = [-1, 2]
  • D = [ 0, 2]

输出:

2

解释:

两个元组如下:

  1. (0, 0, 0, 1) -> A[0] + B[0] + C[0] + D[1] = 1 + (-2) + (-1) + 2 = 0
  2. (1, 1, 0, 0) -> A[1] + B[1] + C[0] + D[0] = 2 + (-1) + (-1) + 0 = 0

分析:

这道题其实延用了上题 两数之和 的思路,就是题目拗口了一点,本质上就是求两数之和,看下面的解题步骤就能明白。

  1. 首先定义 一个map,key放a和b两数之和,value 放a和b两数之和出现的次数。
  2. 遍历大A和大B数组,统计两个数组元素之和,和出现的次数,放到map中。
  3. 定义int变量count,用来统计 a+b+c+d = 0 出现的次数。
  4. 再遍历大C和大D数组,找到如果 0-(c+d) 在map中出现过的话,就用count把map中key对应的value也就是出现次数统计出来。
  5. 最后返回统计值 count 就可以了

答案:

class Solution {
    public int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {
        int res = 0;
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
        //统计两个数组中的元素之和,同时统计出现的次数,放入map
        for (int i : nums1) {
            for (int j : nums2) {
                int sum = i + j;
                map.put(sum, map.getOrDefault(sum, 0) + 1);
            }
        }
        //统计剩余的两个元素的和,在map中找是否存在相加为0的情况,同时记录次数
        for (int i : nums3) {
            for (int j : nums4) {
                res += map.getOrDefault(0 - i - j, 0);
            }
        }
        return res;
    }
}

 

9.7:哈希表-赎金信

题目:

给定一个赎金信 (ransom) 字符串和一个杂志(magazine)字符串,判断第一个字符串 ransom 能不能由第二个字符串 magazines 里面的字符构成。如果可以构成,返回 true ;否则返回 false。

  • 杂志字符串中的每个字符只能在赎金信字符串中使用一次。
  • 你可以假设两个字符串均只含有小写字母。

示例:

canConstruct(“a”, “b”) -> false
canConstruct(“aa”, “ab”) -> false
canConstruct(“aa”, “aab”) -> true

分析:

这题可以用两层for循环暴力破解:

class Solution {
public:
    bool canConstruct(string ransomNote, string magazine) {
        for (int i = 0; i < magazine.length(); i++) {
            for (int j = 0; j < ransomNote.length(); j++) {
                // 在ransomNote中找到和magazine相同的字符
                if (magazine[i] == ransomNote[j]) {
                    ransomNote.erase(ransomNote.begin() + j); // ransomNote删除这个字符
                    break;
                }
            }
        }
        // 如果ransomNote为空,则说明magazine的字符可以组成ransomNote
        if (ransomNote.length() == 0) {
            return true;
        }
        return false;
    }
};

但是,复杂度为O(n^2),还是比较高的。

所以,我们可以采用空间换取时间的哈希策略,用一个长度为26的数组来记录magazine里字母出现的次数,然后再用ransomNote去验证这个数组是否包含了ransomNote所需要的所有字母。这依然是数组在哈希法中的应用。

注意:使用map的空间消耗要比数组大一些,因为map要维护红黑树或者哈希表,而且还要做哈希函数,是费时的,数据量大的话就能体现出来差别了。 所以数组更加简单直接有效。简而言之,能用数组用数组

答案:

class Solution {
public:
    bool canConstruct(string ransomNote, string magazine) {
        int record[26] = {0};
        //add
        if (ransomNote.size() > magazine.size()) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < magazine.length(); i++) {
            // 通过record数据记录 magazine里各个字符出现次数
            record[magazine[i]-'a'] ++;
        }
        for (int j = 0; j < ransomNote.length(); j++) {
            // 遍历ransomNote,在record里对应的字符个数做--操作
            record[ransomNote[j]-'a']--;
            // 如果小于零说明ransomNote里出现的字符,magazine没有
            if(record[ransomNote[j]-'a'] < 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
};

 

10.27:二叉树-路径总和I、路径总和II

分析:

这两题放在一起做其实告诉了我们一个可能的规律:

在递归三部曲中的第一步-确定递归函数的参数和返回类型时,什么时候需要返回值?什么时候不需要返回值?

这里总结以下三种情况:

  • 如果需要搜索整棵二叉树且不用处理递归返回值,递归函数就不要返回值。(路径总和II)
  • 如果需要搜索整棵二叉树且需要处理递归返回值,递归函数就需要返回值。
  • 如果只需要搜索其中一条符合条件的路径,那么递归一定需要返回值,因为遇到符合条件的路径了就要及时返回。(路径总和I)

接着,递归第二步-确认终止条件:用递减,让计数器count初始为目标和,如果最后count == 0,同时到了叶子节点的话,说明找到了目标和,如果遍历到了叶子节点,count不为0,就是没找到。

最后,递归第三步-确定单层递归的逻辑。

题目1-路径总和I:

给定一个二叉树和一个目标和,判断该树中是否存在根节点到叶子节点的路径,这条路径上所有节点值相加等于目标和。

答案:

public boolean haspathsum(treenode root, int targetsum) {
        if (root == null) {
            return false;
        }
        targetsum -= root.val;
        if (root.left == null && root.right == null) {
            return targetsum == 0;
        }
        if (root.left != null) {
            if (haspathsum(root.left, targetsum)) {
                return true;
            }
        }
        if (root.right != null) {
            if (haspathsum(root.right, targetsum)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

题目2-路径总和II:

给定一个二叉树和一个目标和,找到所有从根节点到叶子节点路径总和等于给定目标和的路径。(注意深拷贝和浅拷贝的问题!!!)

答案:

class Solution {
    public List<List<Integer>> pathSum(TreeNode root, int targetSum) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if(root == null) return res;
        List<Integer> path = new ArrayList<>();
        preOrderDfs(root, targetSum, path, res);
        return res;
    }
    public void preOrderDfs(TreeNode root, int targetSum, List<Integer> path, List<List<Integer>> res){
        path.add(root.val);
        targetSum -= root.val;
 
        if(root.left == null && root.right == null){
            if(targetSum == 0){
                // 深拷贝!!!
                res.add(new ArrayList<>(path));
            }
            return;
        }
        if(root.left != null){
            preOrderDfs(root.left, targetSum, path, res);
            path.remove(path.size() - 1);
        }
        if(root.right != null){
            preOrderDfs(root.right, targetSum, path, res);
            path.remove(path.size() - 1);
 
        }
    }
}
 

10.28:二叉树-从中序与后序遍历序列构造二叉树、最大二叉树(构造二叉树)

题目1-从中序与后序遍历序列构造二叉树:

根据一棵树的中序遍历与后序遍历构造二叉树。注意: 你可以假设树中没有重复的元素。

分析:

以 后序数组的最后一个元素为切割点,先切中序数组,根据中序数组,反过来再切后序数组。一层一层切下去,每次后序数组最后一个元素就是节点元素。如图所示:

答案:

class Solution {
    // 用map保存中序序列的数值对应位置
    HashMap<Integer, Integer> map;
    public TreeNode buildTree(int[] inorder, int[] postorder) {
        map = new HashMap<>();
        for(int i = 0; i < inorder.length; i++){
            map.put(inorder[i], i);
        }
        // 左闭右开, 循环不变量原则
        return findNode(inorder, 0, inorder.length, postorder, 0, postorder.length);
    }
    public TreeNode findNode(int[] inorder, int inBegin, int inEnd, int[] postorder, int postBegin, int postEnd){
        if(inBegin >= inEnd || postBegin >= postEnd){
            return null;
        }
        int rootIndex = map.get(postorder[postEnd - 1]);
        TreeNode root = new TreeNode(inorder[rootIndex]);
        int lenOfLeft = rootIndex - inBegin;
        // 留意一下后序数组的分割方式
        root.left = findNode(inorder, inBegin, rootIndex, postorder, postBegin, postBegin + lenOfLeft);
        root.right = findNode(inorder, rootIndex + 1, inEnd, postorder, postBegin + lenOfLeft, postEnd - 1);
        return root;
    }
}

注意:通过 中序和后序遍历、中序和前序遍历 都是可以构造出正确的二叉树的,但是前序和后序遍历不行。

题目2-最大二叉树:

给定一个不含重复元素的整数数组。一个以此数组构建的最大二叉树定义如下:

  • 二叉树的根是数组中的最大元素。
  • 左子树是通过数组中最大值左边部分构造出的最大二叉树。
  • 右子树是通过数组中最大值右边部分构造出的最大二叉树。

通过给定的数组构建最大二叉树,并且输出这个树的根节点。

分析:

递归三部曲,根据一些特殊的终止情况写终止条件,和上一题比起来简单多了。

答案:

class Solution {
    public TreeNode constructMaximumBinaryTree(int[] nums) {
        // 左闭右开
        return travesal(nums, 0, nums.length);
    }
    public TreeNode travesal(int[] nums, int left, int right){
        if(right - left < 1){
            return null;
        }
        if(right - left == 1){
            return new TreeNode(nums[left]);
        }
        int maxIndex = left;
        int maxValue = nums[left];
        for(int i = left + 1; i < right; i++){
            if(nums[i] > maxValue){
                maxIndex = i;
                maxValue = nums[i];
            }
        }
        TreeNode root = new TreeNode(maxValue);
        root.left = travesal(nums, left, maxIndex);
        root.right = travesal(nums, maxIndex + 1, right);
        return root;
    }
}
 

10.29:二叉树-对称二叉树、合并二叉树(同时操作两颗二叉树)

题目1-对称二叉树:

给定一个二叉树,检查它是否是镜像对称的。

分析:

递归三部曲,同时遍历根节点的左子树和右子树,实际上就是同时遍历两个二叉树,检查他们的内外节点是否一致,难度不大。

答案:

1.递归法

public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        return compare(root.left, root.right);
    }

    private boolean compare(TreeNode left, TreeNode right) {

        if (left == null && right != null) {
            return false;
        }
        if (left != null && right == null) {
            return false;
        }

        if (left == null && right == null) {
            return true;
        }
        if (left.val != right.val) {
            return false;
        }
        // 比较外侧
        boolean compareOutside = compare(left.left, right.right);
        // 比较内侧
        boolean compareInside = compare(left.right, right.left);
        return compareOutside && compareInside;
    }

2.迭代法-使用双端队列Deque<TreeNode>,相当于两个栈(这个数据结构很重要)

public boolean isSymmetric2(TreeNode root) {
        Deque<TreeNode> deque = new LinkedList<>();
        deque.offerFirst(root.left);
        deque.offerLast(root.right);
        while (!deque.isEmpty()) {
            TreeNode leftNode = deque.pollFirst();
            TreeNode rightNode = deque.pollLast();
            if (leftNode == null && rightNode == null) {
                continue;
            }
            if (leftNode == null || rightNode == null || leftNode.val != rightNode.val) {
                return false;
            }
            deque.offerFirst(leftNode.left);
            deque.offerFirst(leftNode.right);
            deque.offerLast(rightNode.right);
            deque.offerLast(rightNode.left);
        }
        return true;
    }

题目2-合并二叉树:

给定两个二叉树,想象当你将它们中的一个覆盖到另一个上时,两个二叉树的一些节点便会重叠。

你需要将他们合并为一个新的二叉树。合并的规则是如果两个节点重叠,那么将他们的值相加作为节点合并后的新值,否则不为 NULL 的节点将直接作为新二叉树的节点。

分析:

同时操作两颗二叉树的典例,比较简单。

答案:

1.递归法

public TreeNode mergeTrees(TreeNode root1, TreeNode root2) {
        if (root1 == null) return root2;
        if (root2 == null) return root1;

        root1.val += root2.val;
        root1.left = mergeTrees(root1.left,root2.left);
        root1.right = mergeTrees(root1.right,root2.right);
        return root1;
    }

2.迭代法

public TreeNode mergeTrees(TreeNode root1, TreeNode root2) {
        if (root1 == null) return root2;
        if (root2 ==null) return root1;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root1);
        queue.offer(root2);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node1 = queue.poll();
            TreeNode node2 = queue.poll();
            // 此时两个节点一定不为空,val相加
            node1.val = node1.val + node2.val;
            // 如果两棵树左节点都不为空,加入队列
            if (node1.left != null && node2.left != null) {
                queue.offer(node1.left);
                queue.offer(node2.left);
            }
            // 如果两棵树右节点都不为空,加入队列
            if (node1.right != null && node2.right != null) {
                queue.offer(node1.right);
                queue.offer(node2.right);
            }
            // 若node1的左节点为空,直接赋值
            if (node1.left == null && node2.left != null) {
                node1.left = node2.left;
            }
            // 若node1的右节点为空,直接赋值
            if (node1.right == null && node2.right != null) {
                node1.right = node2.right;
            }
        }
        return root1;
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