不容易解的题10.5

31.下一个排列

31. 下一个排列 - 力扣(LeetCode)https://leetcode.cn/problems/next-permutation/?envType=list&envId=ZCa7r67M会做就不算难题,如果没做过不知道思路,这道题将会变得很难。

这道题相当于模拟cpp的next_permutation函数,但是请注意如果直接使用库函数将失去刷题的意义!

这道题的思路是:从后向前的寻找,第一次遇见的呈从左到右递增的两个数,注意我这里说的很详细了,是从后向前的寻找,从左到右递增的第一次遇见的两个数字,找到了以后,以这两个数的较大的那个数为终止条件,从后向前的寻找第一个大于第一次寻找到的第一个数字,将这两个数字交换之后,再将本次的终止条件那个数为起始点,一直到该数组的尾部,进行一次反转,即可得到结果。听着有点像绕口令,模拟一下。

给出例子:123456求它的一些下一个排列应该依次为:

123465、123546、123564、123645、123654

对照我上面说的规律,不难看出,完全符合规律。遵循了,排列一步一步的增大,如何保证一步一步增大?那么就是上面说的那样,从后往前的原因在于,数字越高位越大

我们要求的下一个排列,仅仅应该比给你的排列大一点点,不能太大!

所以我们从后向前找,我们把大数尽量和较低位交换,这样不就能保证我们得到的排列不会太大吗

这里解释了为什么是从后向前找,而不是从前向后,也解释了为什么是第一次遇见的递增,这都是在保证交换的数位处在相对较低的位置上。

再来说一说,为什么要找第一次找到的那两个数中,以第二个数为终止,从后向前找大于第一次寻找的第一个数,这也是保证我们要交换的数字尽可能小,那有的人可能要问了,你怎么知道从后向前就一定能够小呢?你看上面的排列规律,是不是这样的?尽量使低位拿大数,高位拿小数,这也是后面我们为什么对后面一段进行反转的原因,还有就是终止条件是大于等于第一次找到的第二个数的下标,就像是对123456求下一个排列一样,第一次找到的是56,而6后面没有数,那么只能把6和5进行交换了,你多模拟几遍就可以知道这些究竟是为什么了!!

然后需要注意的一点就是,如果排列已经是最大,无法增大了,就直接整体反转就可以了,这也是题目的要求

看代码

class Solution {
public:
    void nextPermutation(vector<int>& nums) {
        for(int i=nums.size()-1;i>0;i--){
            if(nums[i]>nums[i-1]){
                for(int j=nums.size()-1;j>=i;--j){
                    if(nums[j]>nums[i-1]){
                        swap(nums[j],nums[i-1]);
                        reverse(nums.begin()+i,nums.end());return;
                    } 
                }
            }
        }
         reverse(nums.begin(),nums.end());return;
    }
};

找到了下一个排列直接返回就可以了,如果循环里没有返回证明不能找到比当前更大的排列,还有一点,不要把最后的全部反转排列写在if里面和里层循环for的外面,之前我就是这样想的,以为它进不去里层循环就意味着需要反转了,模拟一次就知道,其实如果当前排列是最大,那么它连if也进不去,自然不会走到整体反转。


75.颜色分类

75. 颜色分类 - 力扣(LeetCode)https://leetcode.cn/problems/sort-colors/?envType=list&envId=ZCa7r67M这道题不太难,但也是思路题,题做的少,很容易想不出来。

首先不要用sort排序!

先介绍第一种做法,单指针做法,做法十分简单,循环外部,定义变量s0,它有两个作用一是辅助交换,当循环遍历到0这个数字时,与下标s0的位置做交换,此时它就是起到一个下标交换作用,二是记录上一次循环时候,走到了哪里,也就是下一次循环从哪个地方开始,s0停在哪,说明了s0前面都是0,这时候从该位置起,遍历到1,再进行交换,即可完成排列。

class Solution {
public:
    void sortColors(vector<int>& nums) {
        int s0=0;
        for(int i=0;i<nums.size();++i){
            if(nums[i]==0){swap(nums[i],nums[s0]);s0++;}
        }
        for(int i=0;i<nums.size();++i){
            if(nums[i]==1){swap(nums[i],nums[s0]);s0++;}
        }
    }
};

两次循环搞定,时间是On,其实这个还可以简化第二次循环从s0位置开始遍历,因为前面都是0了

第二种思路是双指针

一个s0记录0的位置,一个s1记录1的位置,但是思路和上一个有一点不同。

我们先正常的去交换1,这是为什么等一下会有解释,正常交换1,就是遍历遇到1,就和下标s1位置交换,而0要特殊处理,因为数字0要被排序到1的前面。

怎么处理?遇到0直接交换,然后不要着急使s0向后指,在该位置判断s0位置是否小于s1,如果是,那么把s1位置和当前遍历位置进行交换,因为s1走在右边,s0此时在它的左边的缘故,此时s1左边都是1,这个时候交换s0下标,一定是把1扔出去了,所以要交换回来,然后再使s0和s1下标各自增加1。

这里官方题解的说法一笔带过,没说是为什么

我在这里的解释是:由于s0和s1都做了交换,所以理应进行两个自增,那如果此时s0在s1的右边或者说和s1重叠呢?这样就没进入s0<s1,这时候还该s1自增吗?

答案是应该的,我们这里保证尽量走在s0的前面,这不是闲的

我的理解是:首先如果1需要交换时候,我们只是写了直接交换,如果s1一直在s0左边,那么我们还要接着扩充它的判断,多写代码。

第二点:题意要求我们把0放前面,所以s0下标理应走在s1的左边,这样看着更加合理。

第三点:一直保持s1走在前面,逻辑具有规律性,利于代码书写和思维理解。

class Solution {
public:
    void sortColors(vector<int>& nums) {
        int s0=0,s1=0;
        for(int i=0;i<nums.size();++i){
            if(nums[i]==1){swap(nums[i],nums[s1]);s1++;}
            if(nums[i]==0){
                swap(nums[i],nums[s0]);
                if(s0<s1&&nums[i]==1)swap(nums[i],nums[s1]);
                s1++,s0++;
            }
        }
    }
};

以上仅是个人理解,如果不是强行控制s1走前面,而是在两个判断里都写出来s0或者s1走在前面需要如何的调整,那我觉得应该也是可以的,虽然我没有试过。无非就是给对方扔出来了,需要再交换回去呗。

官方题解,这里第二个写的是else if我认为写if更好,因为此时遍历可能是i指向1而s1指向0,我们可以再判断一次防止s1主动把0扔了出去,理论上可以这样理解,但是当然模拟一下知道,这肯定是不可能的,这样的代码只可能是s0把1扔出去,因为i遍历的数字如果是0,第一个if走不进去,而且刻意调整了s1向前走,所以s1指不到之前的0位置。

还有就是,第二个if里的num【i】==1可以不用写,上面我们也解释了为什么扔出的一定是1,可以看前面,我这样写这两句,完全是让代码思路更加吻合常规思想,就是这样理所当然地写。

第三种方法也是双指针

这个双指针是移动0和2而不是0和1。思路有差别,2需要放在后面,所以需要s2在后面开始走

class Solution {
public:
    void sortColors(vector<int>& nums) {
        int s0=0,s3=nums.size()-1;
        for(int i=0;i<=s3;i++){
            while(i<s3&&nums[i]==2){
                swap(nums[i],nums[s3]);s3--;
            }
            if(nums[i]==0){
                swap(nums[i],nums[s0]);s0++;
            }
        }
    }
};//这里的s3就是s2的意思

首先需要注意的就是为什么第一个判断部分用while而不是if,这里外层循环是用i<=s3

我先说一下这个点,用s3来控制下标为什么不用nums.size?

i走到s3之后就没必要往后走了,因为s3的后面都是有序
其实不仅仅是这样,如果i向后走会出现错误的,i走到了s3后面,这时i极有可能指向2,那么就把此时s3指向的垃圾数调回去了!

然后再说为什么使用while做第一部分判断,这里其实你可以用if跑一下试试,有用例过不去,我们此时用的s3做判断,每进一次判断,s3才有可能做出减少1的举动,但是不要忘记外层循环i一直再做自增。遇到案例{2,1,2}这样的数据,第一个判断如果用if,而第二个if永远进不去,因为这个数据里没有0,那会导致下一次外层循环i++之后,i指向了1,那么数组下标为0的数据虽然是2,但是永远无法被调整位置,所以很显然,这个while的原因正是要在当前i这个位置是2,而当前s3也是2的时候,再进行一步调整,充分地去利用i这个位置,把更多的2跳到后面,避免略过2,这里就是和上一种双指针完全不同的思路。那为什么第一种你不需要while循环去那么尽力的找数字,也可以找到全部的0和1然后排序呢?我想应该是因为上一种方法,两个指针都指向前面,这里指针是对着走的,同时兼顾后面数据和交换,和前面数字和i交换,肯定比同一侧的数字和i交换情况复杂一些。

然后解释一下为什么前面说了不能让i走向后面已经排完序的2的位置,而外层循环还要让i走到小于等于s3呢?这是要兼顾一种特殊测试用例{2,0,1}交换数据后成了{1,0,2},s3此时指向中间位置下标,然后i++
如果这时没有等于,那么直接跳出循环了

总之这第三种双指针思路需要注意的细节十分的多,虽然代码也短,但是我更倾向于学习第二种双指针的解法,这种还可以稍微好理解一些,而且需要细节少于这种。


43.字符串相乘

43. 字符串相乘 - 力扣(LeetCode)https://leetcode.cn/problems/multiply-strings/?envType=list&envId=ZCa7r67M不要使用竖式模拟的方法,之前看了一些竖式模拟,需要串位来模拟乘积后相加的情景,很麻烦,也不好理解,建议的方法只有一个:数组存储。

用数组存储,从后向前的遍历数字,第一个数的最后一位分别乘上第二个数字的各个位,得到的结果也分别写在数组对应的两个数字下标和的位置,为什么这么写?这是有讲究的后面再说。

我们这道题结合代码看

class Solution {
public:
    string multiply(string num1, string num2) {
        if(num1=="0"||num2=="0")return "0";
        int m=num1.size(),n=num2.size();
        vector<int>a(m+n-1,0);
        for(int i=m-1;i>=0;--i){
            for(int j=n-1;j>=0;--j){
                a[i+j]+=(num1[i]-'0')*(num2[j]-'0');
            }
        }
        for(int i=a.size()-1;i>0;i--){
            a[i-1]+=a[i]/10;a[i]%=10;
        }
        string ss="";
        int i=a[0]==0?1:0;
        for(;i<a.size();++i)ss+=to_string(a[i]);
        return ss;
    }
};

第一点需要注意0乘以任何数字都得0,而如果不写这个判断那么如果一方为0,则结果是"",一个空字符串,而不是字符串0,这里需要额外判断。

然后是,开辟数组多大合适?

虽然说一个m位的数和一个n位的数相乘可能得到一个m+n或者m+n-1位的数

但是只开一个m+n-1的数组也是可以的,这样如果得到结果是m+n位数的话

多出来的一位会都挤在数组第一个数据里,但是两位最大也就是99所以不需要担心会太大。

这里为什么这么写呢?因为做的时候发现如果开m+n的数组,在出现m+n-1的位数结果时候,最后一个位置会多出一个0

如果开m+n的数组,赋值时候应该是向i+j+1位置赋值,如果结果是m+n位数那么正好存的下,如果少一位,则判断前导0情况就可以了

官方题解给出的是开,m+n空间,然后去判断是否出现前导0,也就是相加和为m+n-1位的情况,我们这里的题解直接开m+n-1,就不用判断了。

然后就是往数组里填数,会的人会觉得很简单,没什么要说的,但是我还是要说一说,这里易错点是什么,数组填数采用的是+=而不是=

数组的位置是+=,它存两个数字的不同下标乘积,那么肯定有一些时候会存在一个位置上,比如说
123和456的3*5和2*6的下标和都是在一个位置
这说明了什么?
这道题的思路我们是把乘积放在数组内,同一个下标就相当于模拟竖式乘积时,对应的那个位置
也就是说2*6得到的答案不对应3*6,而是3*5,这是在模拟竖式算术时的错位和行为,得到答案后,遍历数组把每个位置多余10的部分取模然后多出部分加在上一位,再转换为字符串就可以了

也就是说这里的+=既实现了竖式乘积的错位,也实现了竖式相加的那一个步骤。

而填数之后的各个取模操作是为了模拟相加的产生的进位。


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