数据结构：Map和Set（2）：相关OJ题目

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[136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）](#136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）)

[771. 宝石与石头 - 力扣（LeetCode）](#771. 宝石与石头 - 力扣（LeetCode）)

[旧键盘 (20)__牛客网 (nowcoder.com)](#旧键盘 (20)__牛客网 (nowcoder.com))

[138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）](#138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）)

[692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）](#692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）)

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给你一个 非空 整数数组 nums ，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。

你必须设计并实现线性时间复杂度的算法来解决此问题，且该算法只使用常量额外空间。

示例 1 ：

输入：nums = [2,2,1]
输出：1

示例 2 ：

输入：nums = [4,1,2,1,2]
输出：4

示例 3 ：

输入：nums = [1]
输出：1

我们采用hashSet来完成这道题目

HashSet里面：add()添加元素，remove()删除元素，contains()包含元素（布尔类型）

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        for(int x : nums){
            if(!set.contains(x)){
                set.add(x);
            }else{
                set.remove(x);
            }
        }
        //集合当中只有一个元素了,但不知道是哪个元素
        //所以我们需要再遍历一遍确定元素
        for(int x : nums){
            //找到元素就返回
            if(set.contains(x)){
                return x;
            }
        }
        return -1;
    }
}

当然这道题更好的解法是异或，但不合主题我就不赘述了

运行时间：TreeSet > HashSet > 异或

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771. 宝石与石头 - 力扣（LeetCode）

给你一个字符串 jewels 代表石头中宝石的类型，另有一个字符串 stones 代表你拥有的石头。 stones 中每个字符代表了一种你拥有的石头的类型，你想知道你拥有的石头中有多少是宝石。

字母区分大小写，因此 "a" 和 "A" 是不同类型的石头。

示例 1：

输入：jewels = "aA", stones = "aAAbbbb"
输出：3

示例 2：

输入：jewels = "z", stones = "ZZ"
输出：0

和上面那道题一样，指定一个空集合，遍历jewel的字符串，如果有集合里面不包含就加入，有重复的就删除。

🆗现在该集合里面包含了jewel里面不重复的字符，再遍历一次stones，如果有重复的就计数器++，最后返回计数器就行了

class Solution {
    public int numJewelsInStones(String jewels, String stones) {
        HashSet<Character> set = new HashSet<>();
        for(char ch : jewels.toCharArray()){
            if(!set.contains(ch)){
                set.add(ch);
            }else{
                set.remove(ch);
            }
        }
        int count = 0;
        for(char ch : stones.toCharArray()){
            if(set.contains(ch)){
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

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旧键盘 (20)__牛客网 (nowcoder.com)

旧键盘上坏了几个键，于是在敲一段文字的时候，对应的字符就不会出现。现在给出应该输入的一段文字、以及实际被输入的文字，请你列出

肯定坏掉的那些键。

输入描述:

输入在2行中分别给出应该输入的文字、以及实际被输入的文字。每段文字是不超过80个字符的串，由字母A-Z（包括大、小写）、数字0-9、
以及下划线“_”（代表空格）组成。题目保证2个字符串均非空。

输出描述:

按照发现顺序，在一行中输出坏掉的键。其中英文字母只输出大写，每个坏键只输出一次。题目保证至少有1个坏键。

示例1

输入

7_This_is_a_test<br/>_hs_s_a_es

输出

7TI

这个<br/>的意思是换行

7_This_is_a_test

_hs_s_a_es

这道题依然是找到第一行字符串中与第二行相异的字符，样例里面第一行的7，T，和i在第二行里面找不到对应字符，所以返回这三个字符并以大写形式输出

那这道题就老样子了，设置一个空集合，遍历第二行字符串，把字符转成大写后扔进去（不重复）

然后再遍历第一行字符串，看看集合里面有没有包含这个字符，不包含就打印出来

转成大写：toUpperCase()方法

    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        // 注意 hasNext 和 hasNextLine 的区别
        while (in.hasNextLine()) { // 注意 while 处理多个 case
            String str1 = in.nextLine();
            String str2 = in.nextLine();
            func(str1,str2);
        }
    }
    private static void func(String str1,String str2){
        HashSet<Character> set1 = new HashSet<>();
        for(char ch:str2.toUpperCase().toCharArray()){
            set1.add(ch);
        }
        for(char ch : str1.toUpperCase().toCharArray()){
            if(!set1.contains(ch)){
                System.out.print(ch);
            }
        }
    }

但是运行出来会有重复输出坏键的现象

我们可以把这些坏掉的键再放到一个集合里面，这个集合放的元素都不重复（集合互异性）

        HashSet<Character> set2 = new HashSet<>();
        for(char ch : str1.toUpperCase().toCharArray()){
            if(!set1.contains(ch) && !set2.contains(ch)){
                System.out.print(ch);
                set2.add(ch);
            }

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138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝 。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

• val：一个表示 Node.val 的整数。
• random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1：

输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例 2：

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

示例 3：

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

这道题每个链表的结点比较有意思，由三个域组成，val，next和random

random指向的位置是随机的，可以指向别人也可以指向自己

现在我们要深拷贝一份链表，这个链表的特点就是，当前结点next仍然指向下一个结点，random与被拷贝的链表一样，老链表指向哪个位置，新链表也指向哪个位置

比如老链表第一个结点的random指向第三个结点，那新链表第一个结点random也得指向第三个结点

我们可以用map来关联两个链表，key存老链表结点的位置，value存新链表结点的位置

第一步：设置一个cur遍历老链表，每次遍历一个结点就创建一个新的结点，把遍历到的结点值放进新节点中，然后把新老结点放入map中

        HashMap<Node,Node> map = new HashMap<>();
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            Node node = new Node(cur.val);
            map.put(cur,node);
            cur = cur.next;
        }

第二步：第二次遍历链表，把next和random的地址给新节点加上

cur遍历到第一个老节点0x123，对应的新节点0x23，新节点0x23的next可以表示为

map.get(cur).next

0x23的next其实相当于第一个老节点0x123下一个结点0x89对应的新节点0x12

所以我们可以创造这样的等式：

map.get(cur).next = map.get(cur.next);

random的获取和next差不多

map.get(cur).random = map.get(cur.random);

        cur = head;
        while(cur!=null){
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).random = map.get(cur.random);
            cur = cur.next;
        }

第三步：返回新链表头节点就行了

return map.get(head);

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现在来思考一下两个问题：

给你一组数字：1 2 3 3 2

要求：

1.去除重复的数据，重复的数据只保留一份

用set就可以了

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,3,2};
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            set.add(array[i]);
        }
        System.out.println(set);
    }

2.如何统计每个数字出现几次，比如1 - 1次；2 - 2次；3 - 2次

这道题我们可以用map来做，key用来记录列表里面出现的数字，val用来记录每个数字出现的次数

首先遍历这个列表，如果是第一次存放这个数字x的话，就map.put(x,1)

后面遇到重复数字的时候，用val记录这个数字出现了几次，再map.put(x,val+1)

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,3,2};
        Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
        for(Integer x : array){
            if(map.get(x) == null){
                //说明是第一次存放
                map.put(x,1);
            }else{
                //遇到重复数字了
                Integer val = map.get(x);
                map.put(x,val+1);
            }
        }
        //遍历整个map
        for(Map.Entry<Integer,Integer> entry :map.entrySet()){
            System.out.println("key: " + entry.getKey() +
                    " val: " + entry.getValue());
        }

有了上面两道题目的铺垫，我们来看下面这道题

692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）

给定一个单词列表 words 和一个整数 k ，返回前 k个出现次数最多的单词。

返回的答案应该按单词出现频率由高到低排序 。如果不同的单词有相同出现频率， 按字典顺序排序。

示例 1：

输入: words = ["i", "love", "leetcode", "i", "love", "coding"], k = 2
输出: ["i", "love"]
解析: "i" 和 "love" 为出现次数最多的两个单词，均为2次。
    注意，按字母顺序 "i" 在 "love" 之前。

示例 2：

输入: ["the", "day", "is", "sunny", "the", "the", "the", "sunny", "is", "is"], k = 4
输出: ["the", "is", "sunny", "day"]
解析: "the", "is", "sunny" 和 "day" 是出现次数最多的四个单词，
    出现次数依次为 4, 3, 2 和 1 次。

第一步：计算每个单词出现的频率，和上面的第二问一样

        HashMap<String,Integer> map = new HashMap<>();
        //1.统计每个单词出现的频率
        for(String word:words){
            if(map.get(word) == null){
                map.put(word,1);
            }else{
                Integer val = map.get(word);
                map.put(word,val+1);
            }
        }

第二步：建立小根堆，为什么建立小根堆？

1.因为小根堆的话我们可以很快找到前k个频率最小的元素，然后进行逆转就可以满足题目从大到小排序的要求

2.因为建立大根堆之后，当两个单词频率相同时，无法直接将较小字典序的单词放到前面

首先创建优先级队列，因为我们要进行map对象进行比较，所以我们需要对compareTo方法进行重写

注意在遍历map的时候， 每个对象转换成Entry<key:String,value:Integer>

        for(Map.Entry<String,Integer> entry:map.entrySet()){
            if(minHeap.size() < k){
                minHeap.offer(entry);
            }else{
                Map.Entry<String,Integer> top = minHeap.peek();
                if(top.getValue().compareTo(entry.getValue()) < 0){
                    minHeap.poll();
                    minHeap.offer(entry);
                }else{
                    if(top.getValue().compareTo(entry.getValue()) == 0){
                        if(top.getKey().compareTo(entry.getKey()) > 0){
                            minHeap.poll();
                            minHeap.offer(entry);
                        }
                    }
                }
            }
        }

第三步：因为题目要输出从大到小的排列，所以我们要把小根堆里的元素加到数组里然后逆转

        List<String> ret = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            Map.Entry<String,Integer> top = minHeap.poll();
            ret.add(top.getKey());
        }
        Collections.reverse(ret);
        return ret;

在一开始写代码的时候，我没有在重写comapareTo方法的时候加上这句

if(o1.getValue().compareTo(o2.getValue())==0){
    return o2.getKey().compareTo(o1.getKey());
}

出现了下面的错误

其中love和i都是出现2次，逆转前的ret长这样

但是正确答案的逆转前数组长这样

这是因为当两个单词频率相同时，题目要求采用字典排序，而l字母排在i之后，在这段代码中需要利用大根堆把l排在i前面，后面逆转的时候整个顺序才是对的