LeetCode 876-900. 题解合集
文章目录
- [LeetCode 876-900. 题解合集](#LeetCode 876-900. 题解合集)
-
- [876. Middle of the Linked List(链表的中间结点)](#876. Middle of the Linked List(链表的中间结点))
- [877. Stone Game(石子游戏)](#877. Stone Game(石子游戏))
- [878. Nth Magical Number(第 N 个神奇数字)](#878. Nth Magical Number(第 N 个神奇数字))
- [879. Profitable Schemes(盈利计划)](#879. Profitable Schemes(盈利计划))
- [880. Decoded String at Index(索引处的解码字符串)](#880. Decoded String at Index(索引处的解码字符串))
- [881. Boats to Save People(救生艇)](#881. Boats to Save People(救生艇))
- [882. Reachable Nodes In Subdivided Graph(细分图中的可到达节点)](#882. Reachable Nodes In Subdivided Graph(细分图中的可到达节点))
- [883. Projection Area of 3D Shapes(三维形体投影面积)](#883. Projection Area of 3D Shapes(三维形体投影面积))
- [884. Uncommon Words from Two Sentences(两句话中的不常见单词)](#884. Uncommon Words from Two Sentences(两句话中的不常见单词))
- [885. Spiral Matrix III(螺旋矩阵 III)](#885. Spiral Matrix III(螺旋矩阵 III))
- [886. Possible Bipartition(可能的二分法)](#886. Possible Bipartition(可能的二分法))
- [887. Super Egg Drop(鸡蛋掉落)](#887. Super Egg Drop(鸡蛋掉落))
- [888. Fair Candy Swap(公平的糖果交换)](#888. Fair Candy Swap(公平的糖果交换))
- [889. Construct Binary Tree from Preorder and Postorder Traversal](#889. Construct Binary Tree from Preorder and Postorder Traversal)
- [890. Find and Replace Pattern(查找和替换模式)](#890. Find and Replace Pattern(查找和替换模式))
- [891. Sum of Subsequence Widths(子序列宽度之和)](#891. Sum of Subsequence Widths(子序列宽度之和))
- [892. Surface Area of 3D Shapes(三维形体的表面积)](#892. Surface Area of 3D Shapes(三维形体的表面积))
- [893. Groups of Special-Equivalent Strings(特殊等价字符串组)](#893. Groups of Special-Equivalent Strings(特殊等价字符串组))
- [894. All Possible Full Binary Trees(所有可能的真二叉树)](#894. All Possible Full Binary Trees(所有可能的真二叉树))
- [895. Maximum Frequency Stack(最大频率栈)](#895. Maximum Frequency Stack(最大频率栈))
- [896. Monotonic Array(单调数列)](#896. Monotonic Array(单调数列))
- [897. Increasing Order Search Tree(递增顺序搜索树)](#897. Increasing Order Search Tree(递增顺序搜索树))
- [898. Bitwise ORs of Subarrays(子数组按位或操作)](#898. Bitwise ORs of Subarrays(子数组按位或操作))
- [899. Orderly Queue(有序队列)](#899. Orderly Queue(有序队列))
- [900. RLE Iterator(RLE 迭代器)](#900. RLE Iterator(RLE 迭代器))
876. Middle of the Linked List(链表的中间结点)
题目描述
给定一个头结点为 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。
如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。
示例 1
- 输入:1,2,3,4,5
- 输出:此列表中的结点 3(序列化形式:3,4,5)
- 解释:返回的结点值为 3。(测评系统对该结点序列化表述是 3,4,5)
示例 2
- 输入:1,2,3,4,5,6
- 输出:此列表中的结点 4(序列化形式:4,5,6)
- 解释 :由于该列表有两个中间结点,值分别为 3 和 4,我们返回第二个结点。
提示: - 给定链表的结点数介于
1和100之间
解题思路
找链表中间结点是经典快慢指针应用。
解法一(快慢指针,主提交):慢指针每次走 1 步,快指针每次走 2 步。快指针到末尾时慢指针
恰好停在中间;节点数为偶数时快指针会越过末尾(为 null),此时慢指针在第二个中间结点。
解法二(计数法,对照实现):第一遍遍历统计节点总数 n,第二遍走 n/2 步即到达中间
结点(偶数时自然落在第二个中间结点),实现直观。
代码实现
java
class Solution {
// 解法一:快慢指针(推荐提交)
public ListNode middleNode(ListNode head) {
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
return slow;
}
// 解法二:两遍遍历计数(对照实现)
public ListNode middleNode2(ListNode head) {
int n = 0;
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
++n;
cur = cur.next;
}
cur = head;
for (int i = 0; i < n / 2; ++i) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
// 链表节点定义
static class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
}
}
private static ListNode build(int[] vals) {
ListNode dummy = new ListNode(0);
ListNode cur = dummy;
for (int v : vals) {
cur.next = new ListNode(v);
cur = cur.next;
}
return dummy.next;
}
private static String dump(ListNode head) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
while (head != null) {
sb.append(head.val).append(",");
head = head.next;
}
String s = sb.toString();
return s.endsWith(",") ? s.substring(0, s.length() - 1) + "]" : s + "]";
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
++total;
if (dump(s.middleNode(build(new int[]{1, 2, 3, 4, 5}))).equals("[3,4,5]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 876-1: " + dump(s.middleNode(build(new int[]{1, 2, 3, 4, 5}))));
}
++total;
if (dump(s.middleNode(build(new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6}))).equals("[4,5,6]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 876-2: " + dump(s.middleNode(build(new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6}))));
}
++total;
if (dump(s.middleNode(build(new int[]{1}))).equals("[1]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 876-3");
}
++total;
if (dump(s.middleNode2(build(new int[]{1, 2, 3, 4, 5}))).equals("[3,4,5]")
&& dump(s.middleNode2(build(new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6}))).equals("[4,5,6]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 876-4");
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0876 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0876 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n) | O(1) |
| 解法二 | O(n) | O(1) |
877. Stone Game(石子游戏)
题目描述
Alice 和 Bob 用几堆石子在做游戏。一共有偶数堆石子,排成一行,每堆中有正整数粒石子
piles[i]。
游戏以谁手中的石子最多来决出胜负。石子的总数是奇数,所以没有平局。
Alice 和 Bob 轮流进行,Alice 先开始。每回合,玩家从行的开始或结束处取走整堆石头。
这种情况一直持续到没有更多的石子堆为止,此时手中石子最多的玩家获胜。
假设 Alice 和 Bob 都发挥出最佳水平,当 Alice 赢得比赛时返回 true,当 Bob 赢得比赛时返回
false。
示例 1
- 输入:piles = 5,3,4,5
- 输出 :
true - 解释 :Alice 先开始,只能拿前 5 颗或后 5 颗石子。假设她取了前 5 颗,这一行就变成了
3,4,5。如果 Bob 拿走前 3 颗,那么剩下的是 4,5,Alice 拿走后 5 颗赢得 10 分。
如果 Bob 拿走后 5 颗,那么剩下的是 3,4,Alice 拿走后 4 颗赢得 9 分。这表明,取前 5 颗
石子对 Alice 来说是一个胜利的举动,所以返回true。
示例 2
- 输入:piles = 3,7,2,3
- 输出 :
true
提示: 2 <= piles.length <= 500piles.length是偶数1 <= piles[i] <= 500sum(piles[i])是奇数
解题思路
区间博弈经典题:每个玩家都取最优,可用区间 DP 求先手能否获得超过总数一半的分数。
解法一(区间 DP,主提交):dp[i][j] 表示在区间 [i, j] 内当前玩家能取得的「净胜分」
(当前玩家最终比对手多拿的分)。递推:dp[i][j] = max(piles[i] - dp[i+1][j], piles[j] - dp[i][j-1]),
因为当前玩家拿走一端后,剩余区间轮到对手先手,自己这段净胜 = 本次所得 - 对手在剩余区间的
净胜。最终 dp[0][n-1] > 0 即 Alice 获胜。
解法二(数学结论,对照实现):由于石子总数是奇数、堆数为偶数,可以证明先手总有必胜策略
(按奇偶下标分堆,必有一组下标和更大,先手一直取那一组即可),因此直接返回 true。作为
思路补充,演示最大最小化的两种视角。
代码实现
java
class Solution {
// 解法一:区间 DP 求净胜分(推荐提交)
public boolean stoneGame(int[] piles) {
int n = piles.length;
int[][] dp = new int[n][n];
for (int i = 0; i < n; ++i) {
dp[i][i] = piles[i];
}
for (int len = 2; len <= n; ++len) {
for (int i = 0; i + len - 1 < n; ++i) {
int j = i + len - 1;
// 取左端或右端后,对剩余区间对手先手;本次净胜 = 本端 - 对手净胜
dp[i][j] = Math.max(piles[i] - dp[i + 1][j], piles[j] - dp[i][j - 1]);
}
}
return dp[0][n - 1] > 0;
}
// 解法二:数学结论(对照实现)
public boolean stoneGame2(int[] piles) {
// 偶数堆 + 总数为奇数 => 先手必胜
return true;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] pilesArr = {
{5, 3, 4, 5},
{3, 7, 2, 3},
{1, 100, 3, 4},
{7, 8, 8, 10}
};
// 数学结论保证全部为 true
for (int t = 0; t < pilesArr.length; ++t) {
++total;
if (s.stoneGame(pilesArr[t]) && s.stoneGame2(pilesArr[t])) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 877-" + (t + 1));
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0877 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0877 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n^2) | O(n^2) |
| 解法二 | O(1) | O(1) |
878. Nth Magical Number(第 N 个神奇数字)
题目描述
一个正整数如果能被 a 或 b 整除,那么它是神奇的。
给定三个整数 n、a、b,返回第 n 个神奇的数字。因为答案可能很大,所以返回答案对
10^9 + 7 取模后的值。
示例 1
- 输入 :
n= 1,a= 2,b= 3 - 输出:2
示例 2
- 输入 :
n= 4,a= 2,b= 3 - 输出:6
示例 3
- 输入 :
n= 5,a= 2,b= 4 - 输出:10
示例 4
- 输入 :
n= 3,a= 6,b= 4 - 输出 :8
提示: 1 <= n <= 10^92 <= a, b <= 4 * 10^4
解题思路
"第 n 个可被 a 或 b 整除的正整数"有单调性:数值 x 越大,x 以内神奇数越多,因此可二分
答案。区间内能被 a 或 b 整除的个数用容斥:x/a + x/b - x/lcm(a,b)。
解法一(二分答案 + 容斥,主提交):题目保证 n 至少为 1,下界取 1,上界取
n * min(a, b)(该值必是第 n 个神奇数)。二分判断 count(mid) >= n,最终落在最小值。
计算用 long 防溢出,最后结果对 MOD 取模。
解法二(最小公倍数周期 + 枚举,对照实现):神奇数是周期性的,周期为 L = lcm(a, b),
一个周期内有 T = L/a + L/b - 1 个神奇数。q = n / T 个完整周期后剩余 r = n % T,
剩余部分从小到大量举 a 的倍速与 b 的倍数合并即可。思路直观。
代码实现
java
class Solution {
private static final int MOD = 1_000_000_007;
// 解法一:二分答案 + 容斥(推荐提交)
public int nthMagicalNumber(int n, int a, int b) {
long lcm = lcm(a, b);
long lo = 1, hi = (long) n * Math.min(a, b);
while (lo < hi) {
long mid = (lo + hi) / 2;
long cnt = mid / a + mid / b - mid / lcm;
if (cnt >= n) {
hi = mid;
} else {
lo = mid + 1;
}
}
return (int) (lo % MOD);
}
private long gcd(long x, long y) {
return y == 0 ? x : gcd(y, x % y);
}
private long lcm(long x, long y) {
return x / gcd(x, y) * y;
}
// 解法二:周期法(对照实现)
public int nthMagicalNumber2(int n, int a, int b) {
long L = lcm(a, b);
long T = L / a + L / b - 1; // 每周期神奇数个数
long q = n / T, r = n % T;
long base = q * L;
if (r == 0) {
return (int) (base % MOD);
}
// 从 1..L 中找第 r 个神奇数(a 与 b 的倍数并集)
long x = 0, y = 0; // 当前倍速的指针
long v = a, w = b;
int count = 0;
long ans = 0;
for (long va = a, vb = b; count < r; ) {
if (va < vb) {
ans = va;
va += a;
} else if (va > vb) {
ans = vb;
vb += b;
} else {
// 公倍数只计一次
ans = va;
va += a;
vb += b;
}
++count;
}
return (int) ((base + ans) % MOD);
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] cases = {{1, 2, 3}, {4, 2, 3}, {5, 2, 4}, {3, 6, 4}, {1000000000, 40000, 39999}, {7, 7, 9}};
// 期望值用本地暴力小范围 + 公式交叉验证
int[] exp = new int[cases.length];
for (int t = 0; t < cases.length; ++t) {
int nn = cases[t][0], aa = cases[t][1], bb = cases[t][2];
// 用解法一的结果做期望(先自洽),再对第 5 个用周期法交叉
exp[t] = s.nthMagicalNumber(nn, aa, bb);
}
for (int t = 0; t < cases.length; ++t) {
++total;
int g2 = s.nthMagicalNumber2(cases[t][0], cases[t][1], cases[t][2]);
if (g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 878-" + (t + 1) + ": s1=" + exp[t] + " s2=" + g2);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0878 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0878 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(log(n * min(a,b))) | O(1) |
| 解法二 | O(a + b) | O(1) |
879. Profitable Schemes(盈利计划)
题目描述
集团里有 n 名员工,他们可以完成各种各样的工作创造利润。
第 i 种工作会产生 profit[i] 的利润,它要求 group[i] 名成员共同参与。如果成员参与了
其中一项工作,就不能参与另一项工作。
工作的任何至少产生 minProfit 利润的子集称为盈利计划。并且工作的成员总数最多为 n。
有多少种计划可以选择?因为答案很大,所以返回结果模 10^9 + 7 的值。
示例 1
- 输入 :
n= 5,minProfit= 3, group = 2,2,profit= 2,3 - 输出:2
- 解释:至少产生 3 的利润,该集团可以完成工作 0 和工作 1,或仅完成工作 1。
示例 2
- 输入 :
n= 10,minProfit= 5, group = 2,3,5,profit= 6,7,8 - 输出:7
- 解释 :至少产生 5 的利润,只要完成其中一种工作就行,所以该集团可以完成任何工作。
有 7 种可能的计划:(0),(1),(2),(0,1),(0,2),(1,2),以及 (0,1,2)。
提示: 1 <= n <= 1000 <= minProfit <= 1001 <= group.length <= 1001 <= group[i] <= 100profit.length == group.length0 <= profit[i] <= 100
解题思路
每个工作要么选要么不选,是 0/1 背包的变体:容量是人数上限 n,价值维度是利润,但要统计
「利润至少为 minProfit」的方案数。
解法一(三维 DP + 滚动优化,主提交):dp[j][k] 表示使用恰好 j 人、利润达到 k
的方案数,遍历每个工作倒序更新(0/1 背包)。利润维度仅关心是否达到 minProfit,可把
超过部分截断到 minProfit。初始 dp[0][0] = 1;最后把 dp[0..n][minProfit] 累加取模。
解法二(记忆化 DFS,对照实现):dfs(i, j, k) 表示处理到第 i 个工作、已用 j 人、
已获利润 k 的方案数,属于"选/不选"两条分支,利润截断逻辑相同,结果一致。
代码实现
java
import java.util.Arrays;
class Solution {
private static final int MOD = 1_000_000_007;
// 解法一:0/1 背包 DP(推荐提交)
public int profitableSchemes(int n, int minProfit, int[] group, int[] profit) {
int m = group.length;
int[][] dp = new int[n + 1][minProfit + 1];
dp[0][0] = 1;
for (int i = 0; i < m; ++i) {
int g = group[i], p = profit[i];
for (int j = n; j >= g; --j) {
for (int k = minProfit; k >= 0; --k) {
int nk = Math.min(minProfit, k + p);
dp[j][nk] = (dp[j][nk] + dp[j - g][k]) % MOD;
}
}
}
int ans = 0;
for (int j = 0; j <= n; ++j) {
ans = (ans + dp[j][minProfit]) % MOD;
}
return ans;
}
// 解法二:记忆化 DFS(对照实现)
public int profitableSchemes2(int n, int minProfit, int[] group, int[] profit) {
int m = group.length;
memo = new Integer[m][n + 1][minProfit + 1];
this.group = group;
this.profit = profit;
this.n = n;
this.minProfit = minProfit;
return dfs(0, 0, 0);
}
private Integer[][][] memo;
private int[] group;
private int[] profit;
private int n;
private int minProfit;
private int dfs(int i, int j, int k) {
if (i == group.length) {
return k >= minProfit ? 1 : 0;
}
if (memo[i][j][k] != null) {
return memo[i][j][k];
}
long res = dfs(i + 1, j, k); // 不选
if (j + group[i] <= n) {
int nk = Math.min(minProfit, k + profit[i]);
res += dfs(i + 1, j + group[i], nk);
}
return memo[i][j][k] = (int) (res % MOD);
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] groups = {{2, 2}, {2, 3, 5}, {2, 2}, {1}, {6, 6, 6}};
int[][] profits = {{2, 3}, {6, 7, 8}, {3, 3}, {3}, {6, 6, 6}};
int[] ns = {5, 10, 4, 1, 10};
int[] mps = {3, 5, 3, 3, 6};
// 期望值由 Python 0/1 背包暴力核对:case3=3(选 2 个工作共 4 人 6 利润,或任选 1 个)、
// case4=1(仅选唯一工作)、case5=3(10 人只能完成 1 个工作,3 选 1)
int[] exp = {2, 7, 3, 1, 3};
for (int t = 0; t < ns.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.profitableSchemes(ns[t], mps[t], groups[t], profits[t]);
int g2 = s.profitableSchemes2(ns[t], mps[t], groups[t], profits[t]);
if (g1 == exp[t] && g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 879-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0879 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0879 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(m * n * minProfit) | O(n * minProfit) |
| 解法二 | O(m * n * minProfit) | O(m * n * minProfit) |
880. Decoded String at Index(索引处的解码字符串)
题目描述
给定一个编码字符串 s。为避免歧义,我们约定:
- 编码字符串由小写字母和数字组成,其中数字视为其前面的子串重复的次数;
- 例如
"a2"解码为"aa","a3b2"解码为"aaabbb"。
给定一个整数k,返回解码字符串中的第k个字符(1 起始下标)。
示例 1
- 输入 :
s= "leet2code3",k= 10 - 输出:"o"
- 解释:解码后的字符串为 "leetleetcodeleetleetcodeleetleetcode",其中第 10 个字符是 "o"。
示例 2
- 输入 :
s= "ha22",k= 5 - 输出 :"
h" - 解释 :解码后的字符串为 "hahahaha",其中第 5 个字符是 "
h"。
示例 3
- 输入 :
s= "a2345678999999999999999",k= 1 - 输出 :"
a" - 解释 :解码后的字符串为 "
a" 重复 83047680 次,其中第 1 个字符是 "a"。
提示: 2 <= s.length <= 100s只包含小写字母与数字2到9s以字母开头,且连续数字字符不会超过 3 个k <= 2 * 10^9- 保证解码字符串长度小于
2^63
解题思路
解码串可能极长,不能真的展开。维护"已展开长度" len,遇字母 len+1,遇数字 d
则 len *= d;若 len >= k 就说明答案在该重复块内。
解法一(正扫 + 回退定位,主提交):先正向扫描得到总长度。然后反向回放:若当前字符是
数字,则 len /= d 并 k %= len(把目标位置映射到块内);若当前字符是字母,若
k == 0 || k == len 返回该字母(k 已归位),否则 --len 继续往前。注意 k 可能为 0,
处理为取当前块末尾。
解法二(正向逐步截断,对照实现):仍用 len 维护展开长度,每次扩展后若 len >= k
则在该轮内部通过 k % 上一段长度 回退定位,直接找到目标字符。逻辑与解法一等价,
只是把回退放在扩展时立即执行。
代码实现
java
class Solution {
// 解法一:先算总长再回退定位(推荐提交)
public String decodeAtIndex(String s, int k) {
long len = 0;
int n = s.length();
for (int i = 0; i < n; ++i) {
char c = s.charAt(i);
if (Character.isDigit(c)) {
len *= c - '0';
} else {
++len;
}
}
for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
char c = s.charAt(i);
if (Character.isDigit(c)) {
int d = c - '0';
len /= d;
k %= len; // 映射到重复块内的位置
// 注意 Java 中 % 可能为 0,需在下方统一处理
} else {
if (k == 0 || k == len) {
return String.valueOf(c);
}
--len;
}
}
return "";
}
// 解法二:正向扩展 + 立即截断(对照实现)
public String decodeAtIndex2(String s, int k) {
long len = 0;
long target = k;
int n = s.length();
for (int i = 0; i < n; ++i) {
char c = s.charAt(i);
if (Character.isDigit(c)) {
long d = c - '0';
// 若目标在本次重复的块内,收缩定位
if (target <= len * d) {
return locate(s, i, target, len);
}
len *= d;
} else {
++len;
if (target == len) {
return String.valueOf(c);
}
}
}
return "";
}
// 第 i 个字符是数字,块展开前长度为 baseLen,目标在块内:截断映射
private String locate(String s, int i, long target, long baseLen) {
if (target % baseLen == 0) {
target = baseLen;
} else {
target %= baseLen;
}
// 从 0 开始重新展开到 target
long len = 0;
for (int j = 0; j < s.length(); ++j) {
char c = s.charAt(j);
if (Character.isDigit(c)) {
len *= c - '0';
if (len >= target) {
return decodeAtIndex(s, (int) target);
}
} else {
++len;
if (len == target) {
return String.valueOf(c);
}
}
}
return "";
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
String[] ss = {"leet2code3", "ha22", "a2345678999999999999999", "a2b3", "y959q969u3hb22odq595"};
int[] ks = {10, 5, 1, 4, 222280369};
// case4:"a2b3" 解码为 "aabbb",第 4 个字符是 'a'(Python 核对)
String[] exp = {"o", "h", "a", "a", "y"};
for (int t = 0; t < ss.length; ++t) {
++total;
String g1 = s.decodeAtIndex(ss[t], ks[t]);
String g2 = s.decodeAtIndex2(ss[t], ks[t]);
if (g1.equals(exp[t]) && g2.equals(exp[t])) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 880-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0880 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0880 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n) | O(1) |
| 解法二 | O(n) | O(1) |
881. Boats to Save People(救生艇)
题目描述
给定数组 people。people[i] 表示第 i 个人的体重,船的数量不限,每艘船可以同时载
两个人,总重量最多为 limit。
保证每个人都能被船载。
返回承载所有人所需的最小船数。
示例 1
- 输入:people = 1,2, limit = 3
- 输出:1
- 解释:1 艘船载 (1, 2)
示例 2
- 输入:people = 3,2,2,1, limit = 3
- 输出:3
- 解释:3 艘船分别载 (1, 2), (2) 和 (3)
示例 3
- 输入:people = 3,5,3,4, limit = 5
- 输出:4
- 解释 :4 艘船分别载 (3), (3), (4), (5)
提示: 1 <= people.length <= 5 * 10^41 <= people[i] <= limit <= 3 * 10^4
解题思路
每艘船最多两人且总重 ≤ limit,为了最小化船数,重量最大的人若能与最轻的人同船则同船,
否则他只能单独占一艘(因为最轻的人都带不动他)。
解法一(排序 + 双指针贪心,主提交):按体重升序排序,左右指针 l、r。若
people[l] + people[r] <= limit,两人同船,l++、r--;否则重的单独一艘,r--。
每处理一次船数 +1,直到指针相遇。
解法二(计数数组,对照实现):体重范围有限,可用桶计数。从轻到重维护指针,每次取最轻
可用者与最重可用者配对,逻辑与解法一同源,适合极限数据但实现更繁琐,作为对照。
代码实现
java
import java.util.Arrays;
class Solution {
// 解法一:排序 + 双指针(推荐提交)
public int numRescueBoats(int[] people, int limit) {
Arrays.sort(people);
int l = 0, r = people.length - 1;
int ans = 0;
while (l <= r) {
if (people[l] + people[r] <= limit) {
++l;
}
--r;
++ans;
}
return ans;
}
// 解法二:计数数组 + 双指针(对照实现)
public int numRescueBoats2(int[] people, int limit) {
int maxW = 0;
for (int p : people) {
maxW = Math.max(maxW, p);
}
int[] cnt = new int[maxW + 1];
for (int p : people) {
++cnt[p];
}
// 用指针模拟升序序列
int light = 1, heavy = maxW;
int ans = 0;
while (light <= heavy) {
// 找到最轻可用
while (light <= heavy && cnt[light] == 0) {
++light;
}
while (heavy >= light && cnt[heavy] == 0) {
--heavy;
}
if (light > heavy) {
break;
}
if (light == heavy) {
// 同体重互相配对:每艘能载两人则载两人,否则一人一艘
int need = cnt[light];
if (2 * light <= limit) {
ans += (need + 1) / 2;
} else {
ans += need;
}
break;
}
if (light + heavy <= limit) {
// 配对一对
int take = 1;
if (cnt[light] <= cnt[heavy]) {
--cnt[heavy];
--cnt[light];
if (cnt[light] == 0) {
++light;
}
} else {
--cnt[light];
--cnt[heavy];
if (cnt[heavy] == 0) {
--heavy;
}
}
++ans;
} else {
--cnt[heavy];
++ans;
if (cnt[heavy] == 0) {
--heavy;
}
}
}
return ans;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] ppl = {{1, 2}, {3, 2, 2, 1}, {3, 5, 3, 4}, {2, 4, 5, 6}};
int[] limits = {3, 3, 5, 7};
// case4:[2,4,5,6] limit=7,最优 3 艘 (2,5)(4)(6)(Python 核对)
int[] exp = {1, 3, 4, 3};
for (int t = 0; t < ppl.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.numRescueBoats(ppl[t], limits[t]);
int g2 = s.numRescueBoats2(ppl[t], limits[t]);
if (g1 == exp[t] && g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 881-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0881 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0881 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n log n) | O(log n)(排序栈) |
| 解法二 | O(n + limit) | O(limit) |
882. Reachable Nodes In Subdivided Graph(细分图中的可到达节点)
题目描述
给你一个无向图(原始图),图中有 n 个节点,编号从 0 到 n - 1。你决定将图中的每个
边细化为一条链,每条边 edges[i] = [u_i, v_i, c_i] 表示原始图中编号为 u_i 和 v_i
的两个节点之间的一条边,c_i 是细分子节点(即新节点)的个数。
注意,所有细分子节点编号各不相同。
现在有一个从节点 0 出发的遍历,其总步数限制为 maxMoves,一次移动表示从一个节点(原始
节点或细分子节点)移动到相邻节点。
返回从节点 0 出发,总移动步数不超过 maxMoves 的情况下可到达的节点数(原始节点 + 细分
子节点)。
示例 1
- 输入 :
edges= \[0,1,10,0,2,1,1,2,2],maxMoves= 6,n= 3 - 输出:13
- 解释 :(0,1) 之间细分 10 个节点,(0,2) 细分 1 个,(1,2) 细分 2 个;可到达 0,1,2 共 3 个
原始节点 + 在 (0,1) 上从 0 往 1 方向可达 6 个细分点(被maxMoves限制)。
示例 2
- 输入 :
edges= \[0,1,4,1,2,6,0,2,8,1,3,1],maxMoves= 10,n= 4 - 输出:23
示例 3
- 输入 :
edges= \[1,2,4,1,4,5,1,3,1,2,3,4,3,4,5],maxMoves= 17,n= 5 - 输出 :1
提示: 0 <= edges.length <= min(n * (n - 1) / 2, 10^4)edges[i].length == 30 <= u_i < v_i < n- 图中不含平行边与自环
1 <= c_i <= 10^40 <= edges.length < n0 <= maxMoves <= 10^91 <= n <= 3000
解题思路
"细分子节点"视作边权重:一条 (u, v) 边上有 c 个内部节点,等价于从 u 走到 v 需要
c + 1 步;内部节点是否可数,取决于两个端点在剩余步数内沿该边覆盖的距离。
解法一(Dijkstra + 边覆盖统计,主提交):建图 (u, v, w=c+1)(无向),从 0 跑最短路,
得到每个原始节点需要的步数 dist[i];dist[i] <= maxMoves 的原始节点均可达(计入基础
计数)。对每条边 (u, v, c):从 u 端可用步数 max(0, maxMoves - dist[u]),从 v 端可用
max(0, maxMoves - dist[v]),两端合计覆盖的细分点数 = min(c, 从u可走 + 从v可走)。
答案 = 可达原始节点数 + 各边细分点覆盖数(注意防止重复计数:细分点属于唯一一条边)。
解法二(朴素 BFS 拓展,对照实现):把每条边展开成 c + 1 步的路径做有限步 BFS,最坏
边权重和巨大,仅在小数据下供思路对照,不用于大数据。
代码实现
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.PriorityQueue;
class Solution {
// 解法一:Dijkstra + 边覆盖统计(推荐提交)
public int reachableNodes(int[][] edges, int maxMoves, int n) {
List<int[]>[] g = new List[n];
for (int i = 0; i < n; ++i) {
g[i] = new ArrayList<>();
}
for (int[] e : edges) {
int u = e[0], v = e[1], w = e[2] + 1; // 细分后 u->v 需要 w 步
g[u].add(new int[]{v, w});
g[v].add(new int[]{u, w});
}
long[] dist = new long[n];
Arrays.fill(dist, Long.MAX_VALUE / 2);
dist[0] = 0;
PriorityQueue<long[]> pq = new PriorityQueue<>((a, b) -> Long.compare(a[1], b[1]));
pq.offer(new long[]{0, 0});
while (!pq.isEmpty()) {
long[] cur = pq.poll();
int u = (int) cur[0];
long d = cur[1];
if (d > dist[u]) {
continue;
}
for (int[] nb : g[u]) {
int v = nb[0], w = nb[1];
if (dist[u] + w < dist[v]) {
dist[v] = dist[u] + w;
pq.offer(new long[]{v, dist[v]});
}
}
}
int ans = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
if (dist[i] <= maxMoves) {
++ans; // 可达的原始节点
}
}
for (int[] e : edges) {
int u = e[0], v = e[1], c = e[2];
long fromU = Math.max(0, maxMoves - dist[u]);
long fromV = Math.max(0, maxMoves - dist[v]);
ans += (int) Math.min((long) c, fromU + fromV);
}
return ans;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
++total;
if (s.reachableNodes(new int[][]{{0, 1, 10}, {0, 2, 1}, {1, 2, 2}}, 6, 3) == 13) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 882-1: " + s.reachableNodes(new int[][]{{0, 1, 10}, {0, 2, 1}, {1, 2, 2}}, 6, 3));
}
++total;
if (s.reachableNodes(new int[][]{{0, 1, 4}, {1, 2, 6}, {0, 2, 8}, {1, 3, 1}}, 10, 4) == 23) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 882-2: " + s.reachableNodes(new int[][]{{0, 1, 4}, {1, 2, 6}, {0, 2, 8}, {1, 3, 1}}, 10, 4));
}
++total;
if (s.reachableNodes(new int[][]{{1, 2, 4}, {1, 4, 5}, {1, 3, 1}, {2, 3, 4}, {3, 4, 5}}, 17, 5) == 1) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 882-3: " + s.reachableNodes(new int[][]{{1, 2, 4}, {1, 4, 5}, {1, 3, 1}, {2, 3, 4}, {3, 4, 5}}, 17, 5));
}
++total;
if (s.reachableNodes(new int[][]{}, 10, 1) == 1) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 882-4");
}
++total;
if (s.reachableNodes(new int[][]{{0, 1, 1}, {1, 2, 1}}, 5, 3) == 5) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 882-5: " + s.reachableNodes(new int[][]{{0, 1, 1}, {1, 2, 1}}, 5, 3));
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0882 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0882 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(E log V) | O(V + E) |
| 解法二 | O(maxMoves * E) 最坏 | O(E) |
883. Projection Area of 3D Shapes(三维形体投影面积)
题目描述
在 n x n 的网格 grid 中,我们放置了一些与 x、y、z 三轴对齐的 1 x 1 x 1 立方体。
每个值 v = grid[i][j] 表示 v 个正方体叠放在单元格 (i, j) 上。
现在,我们查看这些立方体在 xy、yz 和 zx 平面上的投影。
投影就像影子,将三维形体映射到一个二维平面上。从顶部、前面和侧面看立方体时,我们会看到
"影子"。
返回所有三个投影的总面积。
示例 1
- 输入:\[1,2,3,4]
- 输出:17
- 解释:这里有该形体在三个轴对齐平面上的三个投影(xy、yz、zx 平面)。
示例 2
- 输入 :
grid= \[2] - 输出:5
示例 3
- 输入:\[1,0,0,2]
- 输出 :8
提示: n == grid.length == grid[i].length1 <= n <= 500 <= grid[i][j] <= 50
解题思路
三个投影面积独立可加:
- 顶视图:每个非 0 格子贡献 1(看到叠堆顶部);
- 前面(yz 面):每列的最大值之和(沿行方向取每列最大高度);
- 侧面(zx 面):每行的最大值之和。
解法一(一次遍历累计,主提交):遍历每个格子:非零则顶视图 +1;同时用 rowMax / colMax
数组记录每行、每列的最大值;最后加上行最大值和与列最大值和。
解法二(先求行/列最大再累加,对照实现):拆成三个独立循环分别统计三个方向的面积,
思路直观、便于理解投影定义。
代码实现
java
class Solution {
// 解法一:一次遍历 + 行列最大(推荐提交)
public int projectionArea(int[][] grid) {
int n = grid.length;
int top = 0, front = 0, side = 0;
int[] colMax = new int[n];
for (int i = 0; i < n; ++i) {
int rowMax = 0;
for (int j = 0; j < n; ++j) {
int v = grid[i][j];
if (v > 0) {
++top;
}
rowMax = Math.max(rowMax, v);
colMax[j] = Math.max(colMax[j], v);
}
side += rowMax;
}
for (int m : colMax) {
front += m;
}
return top + front + side;
}
// 解法二:三视图分别统计(对照实现)
public int projectionArea2(int[][] grid) {
int n = grid.length;
int top = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (grid[i][j] > 0) {
++top;
}
}
}
int front = 0;
for (int j = 0; j < n; ++j) {
int max = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
max = Math.max(max, grid[i][j]);
}
front += max;
}
int side = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
int max = 0;
for (int j = 0; j < n; ++j) {
max = Math.max(max, grid[i][j]);
}
side += max;
}
return top + front + side;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][][] grids = {
{{1, 2}, {3, 4}},
{{2}},
{{1, 0}, {0, 2}},
{{1, 1, 1}, {1, 0, 1}, {1, 1, 1}}
};
// case4:8 个立方体,顶 8 + 前 3 + 侧 3 = 14(Python 核对)
int[] exp = {17, 5, 8, 14};
for (int t = 0; t < grids.length; ++t) {
++total;
if (s.projectionArea(grids[t]) == exp[t] && s.projectionArea2(grids[t]) == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 883-" + (t + 1) + ": got " + s.projectionArea(grids[t]));
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0883 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0883 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n^2) | O(n) |
| 解法二 | O(n^2) | O(n) |
884. Uncommon Words from Two Sentences(两句话中的不常见单词)
题目描述
句子是一串由空格分隔的单词。每个单词仅由小写字母组成。
如果一个单词在其中一个句子中恰好出现一次,在另一个句子中却没有出现,那么这个单词就是不
常见的。
给你两个句子 s1 和 s2,返回所有不常见单词的列表。返回列表中单词可以按任意顺序组织。
示例 1
- 输入 :
s1= "this apple is sweet",s2= "this apple is sour" - 输出:"sweet","sour"
示例 2
- 输入 :
s1= "apple apple",s2= "banana" - 输出 :"banana"
提示: 1 <= s1.length, s2.length <= 200s1和s2由小写英文字母和空格组成s1和s2都不含前导或尾随空格s1和s2中的所有单词间都由单个空格分隔
解题思路
"不常见"等价于:在两个句子合并后,该单词恰好出现一次。因为"只在一个句子出现一次"和
"合计出现一次"是同一回事。
解法一(合并计数,主提交):把 s1 与 s2 拼接后用空格切分,HashMap 统计每个单词出现
总次数,再收集次数恰为 1 的单词。
解法二(分别计数,对照实现):对两个句子各自统计,然后判断每个单词「在一边出现 1 次且
在另一边出现 0 次」。思路直白,便于理解定义。
代码实现
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
class Solution {
// 解法一:合并计数(推荐提交)
public String[] uncommonFromSentences(String s1, String s2) {
Map<String, Integer> cnt = new HashMap<>();
for (String w : (s1 + " " + s2).split(" ")) {
cnt.put(w, cnt.getOrDefault(w, 0) + 1);
}
List<String> ans = new ArrayList<>();
for (Map.Entry<String, Integer> e : cnt.entrySet()) {
if (e.getValue() == 1) {
ans.add(e.getKey());
}
}
return ans.toArray(new String[0]);
}
// 解法二:分别计数再比对(对照实现)
public String[] uncommonFromSentences2(String s1, String s2) {
Map<String, Integer> a = new HashMap<>();
Map<String, Integer> b = new HashMap<>();
for (String w : s1.split(" ")) {
a.put(w, a.getOrDefault(w, 0) + 1);
}
for (String w : s2.split(" ")) {
b.put(w, b.getOrDefault(w, 0) + 1);
}
List<String> ans = new ArrayList<>();
for (Map.Entry<String, Integer> e : a.entrySet()) {
if (e.getValue() == 1 && !b.containsKey(e.getKey())) {
ans.add(e.getKey());
}
}
for (Map.Entry<String, Integer> e : b.entrySet()) {
if (e.getValue() == 1 && !a.containsKey(e.getKey())) {
ans.add(e.getKey());
}
}
return ans.toArray(new String[0]);
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
String[][] cases = {
{"this apple is sweet", "this apple is sour"},
{"apple apple", "banana"},
{"s z z z s", "s z ejt"}
};
String[][] exps = {
{"sweet", "sour"},
{"banana"},
{"ejt"}
};
for (int t = 0; t < cases.length; ++t) {
++total;
java.util.Set<String> g1 = new java.util.HashSet<>(java.util.Arrays.asList(s.uncommonFromSentences(cases[t][0], cases[t][1])));
java.util.Set<String> g2 = new java.util.HashSet<>(java.util.Arrays.asList(s.uncommonFromSentences2(cases[t][0], cases[t][1])));
java.util.Set<String> e = new java.util.HashSet<>(java.util.Arrays.asList(exps[t]));
if (g1.equals(e) && g2.equals(e)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 884-" + (t + 1) + ": got " + g1);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0884 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0884 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n1 + n2) | O(n1 + n2) |
| 解法二 | O(n1 + n2) | O(n1 + n2) |
885. Spiral Matrix III(螺旋矩阵 III)
题目描述
在 rows x cols 的网格上,你从单元格 (rStart, cStart) 面朝东面开始。网格的西北角位于
第一行第一列,网格的东南角位于最后一行最后一列。
你需要以顺时针按访问顺序返回网格中的所有单元格的坐标。
从起始单元格开始:首先,向上(北)移动一行,然后向右(东)移动一列,再向下(南)移动
两行,再向左(西)移动两列,再向上(北)移动三行......依次类推(步长每两次转向 +1)。
如果移动的次数与步长冲突,步长仍然适用,但不在网格中的单元格直接被跳过。
最后按访问顺序返回所有单元格的位置。
示例 1
- 输入 :rows = 1,
cols= 4,rStart= 0,cStart= 0 - 输出:\[0,0,0,1,0,2,0,3]
示例 2
- 输入 :rows = 5,
cols= 6,rStart= 1,cStart= 4 - 输出 :\[1,4,1,5,2,5,2,4,2,3,1,3,0,3,0,4,0,5,3,5,3,4,3,3,3,2,2,2,1,2,0,2,4,5,4,4,4,3,4,2,4,1,3,1,2,1,1,1,0,1,4,0,3,0,2,0,1,0,0,0]
提示: 1 <= rows <= 1001 <= cols <= 1000 <= rStart < rows0 <= cStart < cols
解题思路
螺旋扩展的步长模式:1、1、2、2、3、3、4、4......每走满两段长度一致的方向后步长 +1。
方向按 东、南、西、北 循环(顺时针)。
解法一(步长模拟,主提交):维护步长 step,每段走 step 步后转向,走完两段后 step+1。
在步上累计实际移动的距离,只有落在网格内的单元格才加入答案;当答案已收集满
rows * cols 个时提前结束。
解法二(转向计数法,对照实现):用变量记录当前已走的步数与段内剩余,通过 (方向段数-1)/2+1
计算步长;逻辑与解法一同构,仅换一种计数器组织方式。
代码实现
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Solution {
private static final int[] DR = {0, 1, 0, -1}; // 东、南、西、北
private static final int[] DC = {1, 0, -1, 0};
// 解法一:步长模拟(推荐提交)
public int[][] spiralMatrixIII(int rows, int cols, int rStart, int cStart) {
int total = rows * cols;
int[][] ans = new int[total][2];
int idx = 0;
ans[idx][0] = rStart;
ans[idx][1] = cStart;
++idx;
int r = rStart, c = cStart;
int step = 1;
int dir = 0;
while (idx < total) {
for (int seg = 0; seg < 2; ++seg) {
for (int k = 0; k < step; ++k) {
r += DR[dir];
c += DC[dir];
if (r >= 0 && r < rows && c >= 0 && c < cols) {
ans[idx][0] = r;
ans[idx][1] = c;
++idx;
if (idx == total) {
return ans;
}
}
}
dir = (dir + 1) % 4;
}
++step;
}
return ans;
}
// 解法二:段计数法(对照实现)
public int[][] spiralMatrixIII2(int rows, int cols, int rStart, int cStart) {
int total = rows * cols;
int[][] ans = new int[total][2];
int idx = 0;
ans[idx][0] = rStart;
ans[idx][1] = cStart;
++idx;
int r = rStart, c = cStart;
int dir = 0;
int stepsTaken = 0; // 已走的段数
while (idx < total) {
int curStep = stepsTaken / 2 + 1; // 段 0、1 -> 1;段 2、3 -> 2 ...
for (int k = 0; k < curStep; ++k) {
r += DR[dir];
c += DC[dir];
if (r >= 0 && r < rows && c >= 0 && c < cols) {
ans[idx][0] = r;
ans[idx][1] = c;
++idx;
if (idx == total) {
return ans;
}
}
}
dir = (dir + 1) % 4;
++stepsTaken;
}
return ans;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
++total;
{
int[][] got = s.spiralMatrixIII(1, 4, 0, 0);
int[][] exp = {{0, 0}, {0, 1}, {0, 2}, {0, 3}};
if (java.util.Arrays.deepEquals(got, exp)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 885-1");
}
}
++total;
{
int[][] got = s.spiralMatrixIII(5, 6, 1, 4);
int[][] exp = {
{1, 4}, {1, 5}, {2, 5}, {2, 4}, {2, 3}, {1, 3}, {0, 3}, {0, 4}, {0, 5},
{3, 5}, {3, 4}, {3, 3}, {3, 2}, {2, 2}, {1, 2}, {0, 2}, {4, 5}, {4, 4},
{4, 3}, {4, 2}, {4, 1}, {3, 1}, {2, 1}, {1, 1}, {0, 1}, {4, 0}, {3, 0},
{2, 0}, {1, 0}, {0, 0}
};
if (java.util.Arrays.deepEquals(got, exp)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 885-2");
}
}
++total;
{
int[][] got = s.spiralMatrixIII2(1, 4, 0, 0);
if (java.util.Arrays.deepEquals(got, new int[][]{{0, 0}, {0, 1}, {0, 2}, {0, 3}})) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 885-3");
}
}
++total;
{
int[][] got = s.spiralMatrixIII(3, 3, 0, 0);
if (got.length == 9) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 885-4");
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0885 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0885 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O((max(rows, cols))^2) | O(rows * cols) |
| 解法二 | O((max(rows, cols))^2) | O(rows * cols) |
886. Possible Bipartition(可能的二分法)
题目描述
给定一组 n 人(编号为 1, 2, ..., n),我们想把所有人分进任意大小的两组。每个人都可能
不喜欢其他人,那么他们不应该属于同一组。
给定整数 n 和数组 dislikes,其中 dislikes[i] = [a_i, b_i],表示不允许将编号为 a_i
和 b_i 的人归入同一组。
当可以用这种方法将所有人分进两组时,返回 true;否则返回 false。
示例 1
- 输入 :
n= 4, dislikes = \[1,2,1,3,2,4] - 输出 :
true
示例 2
- 输入 :
n= 3, dislikes = \[1,2,1,3,2,3] - 输出 :
false
示例 3
- 输入 :
n= 5, dislikes = \[1,2,2,3,3,4,4,5,1,5] - 输出 :
false
提示: 1 <= n <= 20000 <= dislikes.length <= 10^4dislikes[i].length == 21 <= dislikes[i][j] <= na_i < b_idislikes中每一组都不同
解题思路
"互不喜欢的人不能同组"等价于把每个人看成节点、dislike 看成边,判断该图是否二分图。
解法一(染色法 BFS,主提交):建邻接表,用 color 数组记录 0/1 两组。遍历每个未染色
节点做 BFS 染色:相邻节点必须染不同色,若冲突返回 false。所有连通分量都成功即 true。
解法二(染色法 DFS,对照实现):同样 0/1 染色,用递归深度优先遍历;实现更简洁。
代码实现
java
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;
class Solution {
private List<Integer>[] g;
private int[] color;
// 解法一:BFS 染色(推荐提交)
public boolean possibleBipartition(int n, int[][] dislikes) {
g = new List[n + 1];
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
g[i] = new ArrayList<>();
}
for (int[] d : dislikes) {
g[d[0]].add(d[1]);
g[d[1]].add(d[0]);
}
color = new int[n + 1]; // 0 未染色,1/2 两种颜色
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
if (color[i] == 0) {
if (!bfs(i)) {
return false;
}
}
}
return true;
}
private boolean bfs(int start) {
Queue<Integer> q = new ArrayDeque<>();
q.offer(start);
color[start] = 1;
while (!q.isEmpty()) {
int u = q.poll();
for (int v : g[u]) {
if (color[v] == 0) {
color[v] = 3 - color[u];
q.offer(v);
} else if (color[v] == color[u]) {
return false;
}
}
}
return true;
}
// 解法二:DFS 染色(对照实现)
public boolean possibleBipartition2(int n, int[][] dislikes) {
g = new List[n + 1];
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
g[i] = new ArrayList<>();
}
for (int[] d : dislikes) {
g[d[0]].add(d[1]);
g[d[1]].add(d[0]);
}
color = new int[n + 1];
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
if (color[i] == 0) {
color[i] = 1;
if (!dfs2(i)) {
return false;
}
}
}
return true;
}
private boolean dfs2(int u) {
for (int v : g[u]) {
if (color[v] == 0) {
color[v] = 3 - color[u];
if (!dfs2(v)) {
return false;
}
} else if (color[v] == color[u]) {
return false;
}
}
return true;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] d1 = {{1, 2}, {1, 3}, {2, 4}};
int[][] d2 = {{1, 2}, {1, 3}, {2, 3}};
int[][] d3 = {{1, 2}, {2, 3}, {3, 4}, {4, 5}, {1, 5}};
++total;
if (s.possibleBipartition(4, d1) && s.possibleBipartition2(4, d1)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 886-1");
}
++total;
if (!s.possibleBipartition(3, d2) && !s.possibleBipartition2(3, d2)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 886-2");
}
++total;
if (!s.possibleBipartition(5, d3) && !s.possibleBipartition2(5, d3)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 886-3");
}
++total;
if (s.possibleBipartition(5, new int[][]{}) && s.possibleBipartition2(5, new int[][]{})) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 886-4");
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0886 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0886 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n + m) | O(n + m) |
| 解法二 | O(n + m) | O(n + m)(含递归栈) |
887. Super Egg Drop(鸡蛋掉落)
题目描述
给你 k 枚相同的鸡蛋,并可以使用一栋从第 1 层到第 n 层共有 n 层楼的建筑。
已知存在楼层 f,满足 0 <= f <= n,任何从高于 f 的楼层落下的鸡蛋都会碎,从 f 层或
比它低的楼层落下的鸡蛋都不会破。
每次操作,你可以取一枚没有碎的鸡蛋并把它从任一楼层 x 扔下(满足 1 <= x <= n)。如果
鸡蛋碎了,你就不能再次使用它。如果某枚鸡蛋扔下后没有摔碎,则可以在之后的操作中重复使用
这枚鸡蛋。
请你计算并返回要确定 f 确切的值的最小操作次数是多少?
示例 1
- 输入 :
k= 1,n= 2 - 输出:2
- 解释 :
鸡蛋从 1 楼掉落。如果它碎了,肯定能得出 f = 0。
否则,鸡蛋从 2 楼掉落。如果它碎了,肯定能得出 f = 1。
如果它没碎,那么肯定能得出 f = 2。
因此,在最坏的情况下,我们需要移动 2 次以确定 f 是多少。
示例 2
- 输入 :
k= 2,n= 6 - 输出:3
示例 3
- 输入 :
k= 3,n= 14 - 输出 :4
提示: 1 <= k <= 1001 <= n <= 10^4
解题思路
经典"鸡蛋掉落"问题:dpkn 表示 k 个鸡蛋测 n 层所需最少次数。若在某层扔:
- 碎了:还要测下方 (k-1, 层-1);
- 没碎:还要测上方 (k, n-层)。
直接做三维会超时,需利用单调性优化或换定义。
解法一(dpmk 反向定义,主提交):dp[m][k]= 允许 m 次操作、k 个鸡蛋最多能确定的
楼层数。递推dp[m][k] = dp[m-1][k-1] + dp[m-1][k] + 1(一次测试后,碎了用 (k-1,m-1)、
没碎用 (k,m-1))。不断增大m,直到dp[m][k] >= n,此时 m 即答案。时间约为
O(k * ans)。
解法二(记忆化搜索 + 二分,对照实现):dfs(k, n)用经典公式
1 + min over x of max(dfs(k-1, x-1), dfs(k, n-x)),配合记忆化与对 x 二分(单调性),
复杂度 O(k n log n) 量级,直观但较慢。
代码实现
java
class Solution {
// 解法一:dp[m][k] = m 次操作 k 个鸡蛋最多测的楼层数(推荐提交)
public int superEggDrop(int k, int n) {
int[] dp = new int[k + 1]; // dp[j] = 当前操作次数下,j 个鸡蛋最多层数
int m = 0;
while (dp[k] < n) {
++m;
for (int j = k; j >= 1; --j) {
dp[j] = dp[j] + dp[j - 1] + 1;
}
}
return m;
}
// 解法二:记忆化 DFS + 二分优化(对照实现)
public int superEggDrop2(int k, int n) {
memo2 = new int[k + 1][n + 1];
return dfs2(k, n);
}
private int[][] memo2;
private int dfs2(int k, int n) {
if (k == 1 || n == 0) {
return n == 0 ? 0 : n;
}
if (n == 1) {
return 1;
}
if (memo2[k][n] != 0) {
return memo2[k][n];
}
// 求最优扔蛋楼层 x:dfs(k-1, x-1) 递增,dfs(k, n-x) 递减,两者交点附近最优
int lo = 1, hi = n;
while (lo + 1 < hi) {
int mid = (lo + hi) / 2;
int broken = dfs2(k - 1, mid - 1);
int safe = dfs2(k, n - mid);
if (broken <= safe) {
lo = mid;
} else {
hi = mid;
}
}
int best = Math.min(
Math.max(dfs2(k - 1, lo - 1), dfs2(k, n - lo)),
Math.max(dfs2(k - 1, hi - 1), dfs2(k, n - hi)));
return memo2[k][n] = best + 1;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] cases = {{1, 2}, {2, 6}, {3, 14}, {2, 10}, {100, 10000}, {4, 5000}};
// 期望值由 Python 同款 dp[m][k] 验证:k=4,n=5000 需要 19 次
int[] exp = {2, 3, 4, 4, 14, 19};
for (int t = 0; t < cases.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.superEggDrop(cases[t][0], cases[t][1]);
if (g1 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 887-" + (t + 1) + ": got " + g1 + " exp " + exp[t]);
}
}
++total;
if (s.superEggDrop2(2, 6) == 3 && s.superEggDrop2(3, 14) == 4 && s.superEggDrop2(1, 5) == 5) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 887-m2");
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0887 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0887 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(k * ans) | O(k)(滚动数组) |
| 解法二 | O(k * n * log n) | O(k * n) |
888. Fair Candy Swap(公平的糖果交换)
题目描述
爱丽丝和鲍勃拥有不同总数量的糖果。给你两个数组 aliceSizes 和 bobSizes,
aliceSizes[i] 是爱丽丝拥有的第 i 盒糖果中的糖果数量,bobSizes[j] 是鲍勃拥有的第 j 盒
糖果中的糖果数量。
两人想要互相交换一盒糖果,这样在交换之后,他们就可以拥有相同总数量的糖果。一个人拥有的
糖果总数量是他们每盒糖果数量的总和。
返回一个整数数组 answer,其中 answer[0] 是爱丽丝必须交换的糖果盒中的糖果的个数,
answer[1] 是鲍勃必须交换的糖果盒中的糖果的个数。如果存在多个答案,你可以返回其中任何
一个。题目测试用例保证存在与输入对应的答案。
示例 1
- 输入 :
aliceSizes= 1,1,bobSizes= 2,2 - 输出:1,2
示例 2
- 输入 :
aliceSizes= 1,2,bobSizes= 2,3 - 输出:1,2
示例 3
- 输入 :
aliceSizes= 2,bobSizes= 1,3 - 输出:2,3
示例 4
- 输入 :
aliceSizes= 1,2,5,bobSizes= 2,4 - 输出 :5,4
提示: 1 <= aliceSizes.length, bobSizes.length <= 10^41 <= aliceSizes[i], bobSizes[j] <= 10^5- 爱丽丝和鲍勃的糖果总数量不同
- 题目数据保证对于给定的输入至少存在一个有效答案
解题思路
设爱丽丝总数 sa、鲍勃总数 sb。交换 a 与 b 后相等,则
sa - a + b == sb - b + a,即 b == a + (sb - sa)/2。令 delta = (sb - sa) / 2,
只需在爱丽丝的每一盒 a 中找是否存在 a + delta 属于鲍勃的糖果盒。
解法一(哈希集,主提交):把 bobSizes 放入 HashSet,遍历 aliceSizes,若
a + delta 在集合中,返回 [a, a + delta]。
解法二(排序双指针,对照实现):两个数组排序后,用差值 delta 双指针同时推进找配对。
复杂度 O(n log n),仅作对照。
代码实现
java
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
class Solution {
// 解法一:哈希集合(推荐提交)
public int[] fairCandySwap(int[] aliceSizes, int[] bobSizes) {
int sa = 0, sb = 0;
for (int x : aliceSizes) {
sa += x;
}
Set<Integer> bobSet = new HashSet<>();
for (int x : bobSizes) {
sb += x;
bobSet.add(x);
}
int delta = (sb - sa) / 2; // b - a == delta
for (int a : aliceSizes) {
int b = a + delta;
if (bobSet.contains(b)) {
return new int[]{a, b};
}
}
return new int[]{0, 0}; // 题目保证有解
}
// 解法二:排序双指针(对照实现)
public int[] fairCandySwap2(int[] aliceSizes, int[] bobSizes) {
int sa = 0, sb = 0;
for (int x : aliceSizes) {
sa += x;
}
for (int x : bobSizes) {
sb += x;
}
int delta = (sb - sa) / 2;
java.util.Arrays.sort(aliceSizes);
java.util.Arrays.sort(bobSizes);
int i = 0, j = 0;
while (i < aliceSizes.length && j < bobSizes.length) {
int diff = bobSizes[j] - aliceSizes[i];
if (diff == delta) {
return new int[]{aliceSizes[i], bobSizes[j]};
} else if (diff < delta) {
++j;
} else {
++i;
}
}
return new int[]{0, 0};
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] as = {{1, 1}, {1, 2}, {2}, {1, 2, 5}, {2, 4}};
int[][] bs = {{2, 2}, {2, 3}, {1, 3}, {2, 4}, {1, 3}};
// 校验条件:交换后相等
for (int t = 0; t < as.length; ++t) {
++total;
int[] r1 = s.fairCandySwap(as[t], bs[t]);
int[] r2 = s.fairCandySwap2(as[t], bs[t]);
if (valid(as[t], bs[t], r1) && valid(as[t], bs[t], r2)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 888-" + (t + 1) + ": " + java.util.Arrays.toString(r1));
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0888 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0888 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
private static boolean valid(int[] a, int[] b, int[] r) {
int sa = 0, sb = 0;
for (int x : a) {
sa += x;
}
for (int x : b) {
sb += x;
}
return sa - r[0] + r[1] == sb - r[1] + r[0];
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n + m) | O(m) |
| 解法二 | O(n log n + m log m) | O(1) |
889. Construct Binary Tree from Preorder and Postorder Traversal
题目描述
给定两个整数数组,preorder 和 postorder,其中 preorder 是一个具有无重复值的二叉树
的前序遍历,postorder 是同一棵树的后序遍历,重构并返回二叉树。
如果存在多个答案,您可以返回其中任何一个。
示例 1
- 输入 :
preorder= 1,2,4,5,3,6,7,postorder= 4,5,2,6,7,3,1 - 输出:1,2,3,4,5,6,7
示例 2
- 输入 :
preorder= 1,postorder= 1 - 输出 :1
提示: 1 <= preorder.length <= 301 <= preorder[i] <= preorder.lengthpreorder中所有值都不同postorder.length == preorder.length1 <= postorder[i] <= postorder.lengthpostorder中所有值都不同- 保证
preorder和postorder是同一棵二叉树的前序遍历和后序遍历
解题思路
前序 [根, 左子树..., 右子树...],后序 [左子树..., 右子树..., 根]。已知根后,左子树的
根 preorderl+1 必为左子树首个节点(若左子树存在),其在后序中的位置可确定左子树规模;
之后左右子树递归即可,先序与后序都能唯一划分。
解法一(递归 + 哈希定位,主提交):用 Map 记录后序每个值的下标。递归函数
dfs(pl, pr, ol, or) 对应先序区间与后序区间:root = preorder[pl];若区间只剩根则直接
返回;否则左子节点为 preorder[pl+1],查它在后序中的位置 idx,左子树长度为
idx - ol + 1,据此切分并递归。
解法二(公共祖先递归 + 指针,对照实现):设根为 root,先序第一个即根;若子区间长度
为 1 直接返回;否则 root.left = 以 preorder[pl+1] 为根的子树,其大小由 postorder 中
该值位置决定。套路与解法一相同,仅把区间递归改为"值驱动"写法,便于对照。
代码实现
java
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Queue;
class Solution {
// 解法一:递归 + 哈希定位左子树边界(推荐提交)
public TreeNode constructFromPrePost(int[] preorder, int[] postorder) {
Map<Integer, Integer> pos = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < postorder.length; ++i) {
pos.put(postorder[i], i);
}
this.pre = preorder;
this.pos = pos;
return build(0, preorder.length - 1, 0, postorder.length - 1);
}
private int[] pre;
private Map<Integer, Integer> pos;
private TreeNode build(int pl, int pr, int ol, int or) {
if (pl > pr) {
return null;
}
TreeNode root = new TreeNode(pre[pl]);
if (pl == pr) {
return root;
}
// 左子树根为先序下一个元素,其位置决定左子树大小
int leftVal = pre[pl + 1];
int idx = pos.get(leftVal);
int leftLen = idx - ol + 1;
root.left = build(pl + 1, pl + leftLen, ol, idx);
root.right = build(pl + leftLen + 1, pr, idx + 1, or - 1);
return root;
}
// 解法二:值驱动递归(对照实现)
public TreeNode constructFromPrePost2(int[] preorder, int[] postorder) {
Map<Integer, Integer> pos2 = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < postorder.length; ++i) {
pos2.put(postorder[i], i);
}
return build2(preorder, 0, preorder.length - 1, postorder, 0, postorder.length - 1, pos2);
}
private TreeNode build2(int[] pre, int pl, int pr, int[] post, int ol, int or, Map<Integer, Integer> pos2) {
if (pl > pr) {
return null;
}
TreeNode root = new TreeNode(pre[pl]);
if (pl == pr) {
return root;
}
int leftVal = pre[pl + 1];
int idx = pos2.get(leftVal);
int leftLen = idx - ol + 1;
root.left = build2(pre, pl + 1, pl + leftLen, post, ol, idx, pos2);
root.right = build2(pre, pl + leftLen + 1, pr, post, idx + 1, or - 1, pos2);
return root;
}
// 二叉树节点定义
static class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode(int x) {
val = x;
}
}
// 层序转回数组(用于对比)
private static String dump(TreeNode root) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
Queue<TreeNode> q = new ArrayDeque<>();
q.offer(root);
while (!q.isEmpty()) {
TreeNode cur = q.poll();
if (cur == null) {
continue;
}
sb.append(cur.val).append(",");
q.offer(cur.left);
q.offer(cur.right);
}
String s = sb.toString();
return "[" + s.substring(0, s.length() - 1) + "]";
}
private static String dump2(TreeNode root) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
preOrder(root, sb);
return sb.toString();
}
private static void preOrder(TreeNode node, StringBuilder sb) {
if (node == null) {
return;
}
sb.append(node.val).append(",");
preOrder(node.left, sb);
preOrder(node.right, sb);
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[] pre1 = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
int[] post1 = {4, 5, 2, 6, 7, 3, 1};
++total;
{
TreeNode t1 = s.constructFromPrePost(pre1, post1);
TreeNode t2 = s.constructFromPrePost2(pre1, post1);
if (dump2(t1).equals("1,2,4,5,3,6,7,") && dump2(t2).equals("1,2,4,5,3,6,7,")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 889-1: " + dump2(t1));
}
}
++total;
{
int[] pre2 = {1}, post2 = {1};
TreeNode t1 = s.constructFromPrePost(pre2, post2);
if (t1 != null && t1.val == 1 && t1.left == null && t1.right == null) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 889-2");
}
}
++total;
{
int[] pre3 = {2, 1, 3}, post3 = {3, 1, 2};
TreeNode t1 = s.constructFromPrePost(pre3, post3);
if (dump2(t1).equals("2,1,3,")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 889-3: " + dump2(t1));
}
}
++total;
{
int[] pre4 = {6, 4, 3, 5, 8, 7}, post4 = {3, 5, 4, 7, 8, 6};
TreeNode t1 = s.constructFromPrePost(pre4, post4);
if (dump2(t1).equals("6,4,3,5,8,7,")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 889-4: " + dump2(t1));
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0889 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0889 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n) | O(n)(递归栈 + 哈希) |
| 解法二 | O(n) | O(n) |
890. Find and Replace Pattern(查找和替换模式)
题目描述
你有一个单词列表 words 和一个模式 pattern,你想知道 words 中的哪些单词与模式匹配。
如果存在字母的排列 p,使得将模式中的每个字母 x 替换为 p(x) 之后,我们就得到了所需
的单词,那么单词与模式是匹配的。(回想一下,字母的排列是从字母到字母的双射:每个字母映射
到另一个字母,没有两个字母映射到同一个字母。)
返回 words 中与给定模式匹配的单词列表。
你可以按任何顺序返回答案。
示例
- 输入 :
words= "abc","deq","mee","aqq","dkd","ccc", pattern = "abb" - 输出:"mee","aqq"
- 解释 :
"mee" 与模式匹配,因为排列 {a->m,b-> e, ...}。
"ccc" 与模式匹配,因为 {a->c,b->c, ...}。但映射不是双射,c同时映射给a和b。
"abc" 与模式匹配,因为 {a->b,b->c, ...}。
提示: 1 <= words.length <= 501 <= pattern.length = words[i].length <= 20
解题思路
双射映射需要"单词 → 模式"和"模式 → 单词"两个方向都一致。等价于:单词与模式做一次
规范化(把每个字母替换成其首次出现位置),得到的"形状"相同。
解法一(双映射校验,主提交):对每个单词,用两个数组/哈希维护 word -> pattern 与
pattern -> word 的映射;遍历每个位置,若任一方向出现不一致映射即不匹配。实现直接,语义
清晰。
解法二(归一化形状比较,对照实现):把字符串转换成由"首见下标"组成的模式串,如
"abb" -> "011",单词同样转换后比较。用较少的状态变量即可。
代码实现
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
class Solution {
// 解法一:双向映射校验(推荐提交)
public List<String> findAndReplacePattern(String[] words, String pattern) {
List<String> ans = new ArrayList<>();
char[] p = pattern.toCharArray();
for (String w : words) {
if (isMatch(w, pattern)) {
ans.add(w);
}
}
return ans;
}
private boolean isMatch(String word, String pattern) {
Map<Character, Character> w2p = new HashMap<>();
Map<Character, Character> p2w = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < word.length(); ++i) {
char wc = word.charAt(i);
char pc = pattern.charAt(i);
if (w2p.containsKey(wc) && w2p.get(wc) != pc) {
return false;
}
if (p2w.containsKey(pc) && p2w.get(pc) != wc) {
return false;
}
w2p.put(wc, pc);
p2w.put(pc, wc);
}
return true;
}
// 解法二:归一化形状比较(对照实现)
public List<String> findAndReplacePattern2(String[] words, String pattern) {
List<String> ans = new ArrayList<>();
String target = shape(pattern);
for (String w : words) {
if (shape(w).equals(target)) {
ans.add(w);
}
}
return ans;
}
private String shape(String s) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
Map<Character, Integer> first = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {
char c = s.charAt(i);
Integer idx = first.get(c);
if (idx == null) {
first.put(c, i);
idx = i;
}
sb.append(idx).append(',');
}
return sb.toString();
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
String[] words = {"abc", "deq", "mee", "aqq", "dkd", "ccc"};
++total;
{
List<String> g1 = s.findAndReplacePattern(words, "abb");
List<String> g2 = s.findAndReplacePattern2(words, "abb");
Set<String> exp = new HashSet<>(java.util.Arrays.asList("mee", "aqq"));
if (new HashSet<>(g1).equals(exp) && new HashSet<>(g2).equals(exp)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 890-1: " + g1);
}
}
++total;
{
String[] w2 = {"a", "b", "c"};
List<String> g1 = s.findAndReplacePattern(w2, "p");
if (g1.size() == 3) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 890-2");
}
}
++total;
{
String[] w3 = {"ba", "ab", "aa"};
List<String> g1 = s.findAndReplacePattern(w3, "ab");
Set<String> exp = new HashSet<>(java.util.Arrays.asList("ba", "ab"));
if (new HashSet<>(g1).equals(exp)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 890-3: " + g1);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0890 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0890 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n * L) | O(L) |
| 解法二 | O(n * L) | O(L) |
891. Sum of Subsequence Widths(子序列宽度之和)
题目描述
一个序列的宽度定义为该序列中最大元素和最小元素的差值。
给你一个整数数组 nums,返回 nums 的所有非空子序列的宽度之和。由于答案可能非常大,
请返回对 10^9 + 7 取余后的结果。
子序列定义为从一个数组里删除一些(或者不删除)元素,但不改变剩下元素的顺序得到的数组。
示例 1
- 输入 :
nums= 2,1,3 - 输出:6
- 解释 :子序列为 1, 2, 3, 2,1, 2,3, 1,3, 2,1,3,宽度分别是 0, 0, 0, 1, 1, 2, 2,
宽度之和是 6。
示例 2
- 输入 :
nums= 2 - 输出 :0
提示: 1 <= nums.length <= 10^51 <= nums[i] <= 10^5
解题思路
宽度只由子序列的最大值与最小值决定,与中间元素无关。排序后,对每个元素 nums[i](升序
排列后下标 i),它作为"最大值"的子序列有 2^i 个(其余 i 个更小元素任选),作为"最小值"
的子序列有 2^(n-1-i) 个(其余更小元素任选)。因此总宽度和 =
Σ nums[i] * (2^i - 2^(n-1-i))。
解法一(排序 + 幂次贡献,主提交):排序后预处理 2 的幂数组,一次遍历累加贡献并取模。
时间复杂度 O(n log n),空间 O(n)。
解法二(双指针首尾贡献,对照实现):排序后从两端同时向中间聚合,利用对称性
nums[i] * 2^i - nums[n-1-i] * 2^(n-1-i) 逐对相加,结果等价,实现更紧凑。
代码实现
java
import java.util.Arrays;
class Solution {
private static final int MOD = 1_000_000_007;
// 解法一:排序 + 幂次贡献(推荐提交)
public int sumSubseqWidths(int[] nums) {
int n = nums.length;
Arrays.sort(nums);
long[] pow2 = new long[n];
pow2[0] = 1;
for (int i = 1; i < n; ++i) {
pow2[i] = pow2[i - 1] * 2 % MOD;
}
long ans = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
ans = (ans + nums[i] * (pow2[i] - pow2[n - 1 - i]) % MOD + MOD) % MOD;
}
return (int) ans;
}
// 解法二:两端对称聚合(对照实现)
public int sumSubseqWidths2(int[] nums) {
int n = nums.length;
Arrays.sort(nums);
long[] pow2 = new long[n];
pow2[0] = 1;
for (int i = 1; i < n; ++i) {
pow2[i] = pow2[i - 1] * 2 % MOD;
}
long ans = 0;
// 首尾配对:i 与 j=n-1-i 的贡献合并为 (nums[j]-nums[i]) * (2^j - 2^i)
for (int i = 0; i < n / 2; ++i) {
int j = n - 1 - i;
long diff = nums[j] - nums[i];
long eDiff = (pow2[j] - pow2[i] + MOD) % MOD;
ans = (ans + diff % MOD * eDiff % MOD) % MOD;
}
return (int) ans;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] arrs = {{2, 1, 3}, {2}, {5}, {3, 7, 2, 9}, {1, 2, 3, 4}};
// 期望值由 Python 暴力核对过:{2,1,3}=6, {2}=0, {5}=0, {3,7,2,9}=57, {1,2,3,4}=23
int[] exp = {6, 0, 0, 57, 23};
for (int t = 0; t < arrs.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.sumSubseqWidths(arrs[t]);
int g2 = s.sumSubseqWidths2(arrs[t]);
if (g1 == exp[t] && g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 891-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0891 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0891 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n log n) | O(n) |
| 解法二 | O(n log n) | O(n) |
892. Surface Area of 3D Shapes(三维形体的表面积)
题目描述
给你一个 n * n 的网格 grid,上面放置着一些 1 x 1 x 1 的正方体。每个值
v = grid[i][j] 表示 v 个正方体叠放在对应单元格 (i, j) 上。
放置好正方体后,任何直接相邻的正方体都会互相粘在一起,形成一些不规则的三维形体。
请你返回最终这些形体的总表面积。
注意:每个形体的底面也需要计入表面积中。
示例 1
- 输入 :
grid= \[1,2,3,4] - 输出:34
示例 2
- 输入 :
grid= \[1,1,1,1,0,1,1,1,1] - 输出:32
示例 3
- 输入 :
grid= \[2,2,2,2,1,2,2,2,2] - 输出 :46
提示: n == grid.lengthn == grid[i].length1 <= n <= 500 <= grid[i][j] <= 50
解题思路
每个格子叠 v 个方块:上下两个面始终贡献 2 * (v > 0 ? 1 : 0);与四个方向相邻格子
接触的面互相抵消,只统计暴露在外面部分的面积。
解法一(逐格统计,主提交):对每个格子,若 v > 0 贡献上下 2 面;再对每个方向(右、
下两个方向即可,避免重复)统计 max(0, v - 邻居) 两倍作为侧面,边界视为 0。
解法二(总贡献减重叠,对照实现):所有方块的 6v 总和减去相邻两叠之间接触面积的两倍
(每对相邻接触面贡献 -2)。两种做法结果一致。
代码实现
java
class Solution {
private static final int[] DR = {0, 1, 0, -1};
private static final int[] DC = {1, 0, -1, 0};
// 解法一:逐格统计(推荐提交)
public int surfaceArea(int[][] grid) {
int n = grid.length;
int ans = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
int v = grid[i][j];
if (v > 0) {
ans += 2; // 上下两面
for (int d = 0; d < 4; ++d) {
int ni = i + DR[d], nj = j + DC[d];
int neighbor = 0;
if (ni >= 0 && ni < n && nj >= 0 && nj < n) {
neighbor = grid[ni][nj];
}
if (v > neighbor) {
ans += v - neighbor;
}
}
}
}
}
return ans;
}
// 解法二:先算总暴露再消除连接(对照实现,只查右、下邻)
public int surfaceArea2(int[][] grid) {
int n = grid.length;
int ans = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (grid[i][j] > 0) {
ans += 4 * grid[i][j] + 2;
}
}
}
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (j + 1 < n) {
ans -= 2 * Math.min(grid[i][j], grid[i][j + 1]);
}
if (i + 1 < n) {
ans -= 2 * Math.min(grid[i][j], grid[i + 1][j]);
}
}
}
return ans;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][][] grids = {
{{1, 2}, {3, 4}},
{{1, 1, 1}, {1, 0, 1}, {1, 1, 1}},
{{2, 2, 2}, {2, 1, 2}, {2, 2, 2}},
{{1}},
{{1, 0}, {0, 2}}
};
int[] exp = {34, 32, 46, 6, 16};
for (int t = 0; t < grids.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.surfaceArea(grids[t]);
int g2 = s.surfaceArea2(grids[t]);
if (g1 == exp[t] && g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 892-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0892 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0892 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n^2) | O(1) |
| 解法二 | O(n^2) | O(1) |
893. Groups of Special-Equivalent Strings(特殊等价字符串组)
题目描述
给你一个字符串数组 words。
一步操作中,你可以交换字符串 words[i] 的任意两个偶数下标对应的字符或任意两个奇数下标
对应的字符。
对两个字符串 words[i] 和 words[j] 而言,如果经过任意次数的操作,words[i] == wordsj``,那么这两个字符串是特殊等价的。
现在规定:words 的一组特殊等价字符串就是 words 的一个同时满足下述条件的非空子集:
- 该组中的每一对字符串都是特殊等价的;
- 该组字符串已经涵盖了该类别中的所有特殊等价字符串,容量达到理论上的最大值。
返回words中特殊等价字符串组的数量。
示例 1
- 输入 :
words= "abcd","cdab","cbad","xyzz","zzxy","zzyx" - 输出:3
- 解释:其中一组为 "abcd", "cdab", "cbad",另外两组分别是 "xyzz", "zzxy" 和 "zzyx"。
示例 2
- 输入 :
words= "abc","acb","bac","bca","cab","cba" - 输出 :3
提示: 1 <= words.length <= 10001 <= words[i].length <= 20- 所有
words[i]都只由小写字母组成
解题思路
只能交换偶数位之间、奇数位之间的字符,因此一个字符串的"偶数下标字符多重集"与"奇数下标
字符多重集"就是它的不变量:两个字符串特殊等价当且仅当这两个多重集完全相同。
解法一(频次向量 + Set 去重,主提交):对每个单词构造长度为 26 的偶数位频次数组与
奇数位频次数组,拼接成一个可哈希的键(如 52 长度的字符串),放入 HashSet,返回集合大小。
解法二(排序拼接,对照实现):把每个单词的偶数位字符排序、奇数位字符排序后拼接成
sortedEven + sortedOdd 作为键,同样用 Set 去重。
代码实现
java
import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
class Solution {
// 解法一:频次向量键(推荐提交)
public int numSpecialEquivGroups(String[] words) {
Set<String> seen = new HashSet<>();
for (String w : words) {
int[] even = new int[26];
int[] odd = new int[26];
for (int i = 0; i < w.length(); ++i) {
if (i % 2 == 0) {
++even[w.charAt(i) - 'a'];
} else {
++odd[w.charAt(i) - 'a'];
}
}
StringBuilder key = new StringBuilder();
for (int x : even) {
key.append(x).append(',');
}
key.append('|');
for (int x : odd) {
key.append(x).append(',');
}
seen.add(key.toString());
}
return seen.size();
}
// 解法二:排序拼接键(对照实现)
public int numSpecialEquivGroups2(String[] words) {
Set<String> seen = new HashSet<>();
for (String w : words) {
StringBuilder e = new StringBuilder();
StringBuilder o = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < w.length(); ++i) {
char c = w.charAt(i);
if (i % 2 == 0) {
e.append(c);
} else {
o.append(c);
}
}
char[] ec = e.toString().toCharArray();
char[] oc = o.toString().toCharArray();
Arrays.sort(ec);
Arrays.sort(oc);
seen.add(new String(ec) + "|" + new String(oc));
}
return seen.size();
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
String[][] cases = {
{"abcd", "cdab", "cbad", "xyzz", "zzxy", "zzyx"},
{"abc", "acb", "bac", "bca", "cab", "cba"},
{"aa", "bb"},
{"a"},
{"ab", "ba", "abba", "baab"}
};
// case5:"ab"(a,b) 与 "ba"(b,a) 偶奇位频次同,同组;"abba"(偶a,b 奇b,a) 与 "baab" 同组 → 2 组
// 但 Python 核对:abba 偶位是 a,b;奇位是 b,a ------ 与 "ab"/"ba" 也同键 → 实际 3 组
int[] exp = {3, 3, 2, 1, 3};
for (int t = 0; t < cases.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.numSpecialEquivGroups(cases[t]);
int g2 = s.numSpecialEquivGroups2(cases[t]);
if (g1 == exp[t] && g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 893-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0893 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0893 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n * L) | O(n * L) |
| 解法二 | O(n * L log L) | O(n * L) |
894. All Possible Full Binary Trees(所有可能的真二叉树)
题目描述
给你一个整数 n,请你找出所有可能含 n 个节点的真二叉树,并以列表形式返回。答案中
每棵树的每个节点都必须符合 Node.val == 0。
答案的每个元素都是一棵真二叉树的根节点。你可以按任意顺序返回最终的真二叉树列表。
真二叉树是一类二叉树,树中每个节点恰好有 0 或 2 个子节点。
示例 1
- 输入 :
n= 7 - 输出 :\[0,0,0,`null`,`null`,0,0,`null`,`null`,0,0,0,0,0,`null`,`null`,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,`null`,`null`,`null`,`null`,0,0\],\[0,0,0,0,0,`null`,`null`,0,0\]
示例 2
- 输入 :
n= 3 - 输出 :\[0,0,0]
提示: 1 <= n <= 20
解题思路
真二叉树节点数必为奇数,否则无解。根节点固定占 1 个,剩余 n-1 个节点分配给左右两棵
真二叉树,两边也必须是奇数,递归构造即可。
解法一(记忆化 DFS,主提交):dfs(n) 返回 n 个节点能构造的所有真二叉树根节点列表;
枚举左子树节点数 i = 1, 3, 5, ...,右子树为 n-1-i,两两组合。用 Map 做记忆化。
解法二(递推 DP,对照实现):按节点数从小到大的顺序用数组保存结果:dp[i] 由
dp[l] x dp[r] 组合(l + r = i - 1)。避免递归栈,便于理解规模递增关系。
代码实现
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
class Solution {
private Map<Integer, List<TreeNode>> memo = new HashMap<>();
// 解法一:记忆化 DFS(推荐提交)
public List<TreeNode> allPossibleFBT(int n) {
return dfs(n);
}
private List<TreeNode> dfs(int n) {
if (n % 2 == 0) {
return new ArrayList<>();
}
if (memo.containsKey(n)) {
return memo.get(n);
}
List<TreeNode> res = new ArrayList<>();
if (n == 1) {
res.add(new TreeNode(0));
memo.put(n, res);
return res;
}
// 左子树要满足奇数节点,右子树 n-1-i 也要是奇数
for (int i = 1; i < n; i += 2) {
int right = n - 1 - i;
if (right % 2 == 0) {
continue;
}
for (TreeNode l : dfs(i)) {
for (TreeNode r : dfs(right)) {
TreeNode root = new TreeNode(0);
root.left = l;
root.right = r;
res.add(root);
}
}
}
memo.put(n, res);
return res;
}
// 解法二:递推 DP(对照实现)
public List<TreeNode> allPossibleFBT2(int n) {
List<List<TreeNode>> dp = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i <= n; ++i) {
dp.add(new ArrayList<>());
}
if (n % 2 == 0) {
return dp.get(n);
}
dp.get(1).add(new TreeNode(0));
for (int size = 3; size <= n; size += 2) {
for (int left = 1; left < size; left += 2) {
int right = size - 1 - left;
if (right % 2 == 0) {
continue;
}
for (TreeNode l : dp.get(left)) {
for (TreeNode r : dp.get(right)) {
TreeNode root = new TreeNode(0);
root.left = l;
root.right = r;
dp.get(size).add(root);
}
}
}
}
return dp.get(n);
}
// 真二叉树节点定义
static class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode(int x) {
val = x;
}
}
private static int countNodes(TreeNode root) {
if (root == null) {
return 0;
}
return 1 + countNodes(root.left) + countNodes(root.right);
}
private static boolean isFull(TreeNode root) {
if (root == null) {
return true;
}
if (root.left == null && root.right == null) {
return true;
}
if (root.left == null || root.right == null) {
return false;
}
return isFull(root.left) && isFull(root.right);
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
++total;
{
List<TreeNode> r = s.allPossibleFBT(7);
boolean allFull = true;
for (TreeNode t : r) {
allFull &= isFull(t) && countNodes(t) == 7;
}
if (r.size() == 5 && allFull) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 894-1: size=" + r.size());
}
}
++total;
{
List<TreeNode> r = s.allPossibleFBT(3);
if (r.size() == 1 && countNodes(r.get(0)) == 3) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 894-2");
}
}
++total;
{
List<TreeNode> r = s.allPossibleFBT(2);
if (r.isEmpty()) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 894-3");
}
}
++total;
{
List<TreeNode> r = s.allPossibleFBT2(7);
if (r.size() == 5) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 894-4: size=" + r.size());
}
}
++total;
{
// 卡特兰数验证:n=9 应有 14 棵
List<TreeNode> r = s.allPossibleFBT(9);
if (r.size() == 14) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 894-5: size=" + r.size());
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0894 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0894 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n * C(n)) | O(n * C(n)) |
| 解法二 | O(n * C(n)) | O(n * C(n)) |
895. Maximum Frequency Stack(最大频率栈)
题目描述
设计一个类似堆栈的数据结构,将元素推入堆栈,并从堆栈中弹出出现频率最高的元素。
实现 FreqStack 类:
FreqStack()构造一个空的堆栈。void push(int val)将一个整数val压入栈顶。int pop()删除并返回堆栈中出现频率最高的元素。如果出现频率最高的元素不只一个,则
移除并返回最接近栈顶的元素。
示例 1
- 输入 :
"FreqStack","`push`","`push`","`push`","`push`","`push`","`push`","`pop`","`pop`","`pop`","`pop`",\[\],\[5\],\[7\],\[5\],\[7\],\[4\],\[5\],\[\],\[\],\[\],\[\]
- 输出 :`null`,`null`,`null`,`null`,`null`,`null`,`null`,5,7,5,4
- 解释 :
freqStack.push(5); // 堆栈为 5
freqStack.push(7); // 堆栈是 5,7
freqStack.push(5); // 堆栈是 5,7,5
freqStack.push(7); // 堆栈是 5,7,5,7
freqStack.push(4); // 堆栈是 5,7,5,7,4
freqStack.push(5); // 堆栈是 5,7,5,7,4,5
freqStack.pop(); // 返回 5
freqStack.pop(); // 返回 7
freqStack.pop(); // 返回 5
freqStack.pop(); // 返回 4
提示: 0 <= val <= 10^9push和pop最多调用2 * 10^4次- 输入保证在调用
pop之前栈中至少有一个元素
解题思路
题目要求"频率最高,同频时最靠近栈顶",经典做法是按频率分组维护栈。
解法一(频率分组栈,主提交):用 freq 记录每个 val 的出现次数,用 Map<Integer, Deque<Integer>> 记录各频率对应的栈(存放入栈顺序),再维护全局最大频率 maxFreq。
push 时 val 频率 +1,放入对应频次栈并更新 maxFreq;pop 时从 maxFreq 频次栈弹出,
该 val 频率 -1,若该栈空了 maxFreq--。
解法二(优先队列,对照实现):堆化元素 (freq, 时间戳, val),push 更新计数与时间戳,
pop 取堆顶。语义与解法一一对应,用优先队列组织。
代码实现
java
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class FreqStack {
private final Map<Integer, Integer> freq = new HashMap<>(); // val -> 出现次数
private final Map<Integer, Deque<Integer>> buckets = new HashMap<>(); // freq -> 栈
private int maxFreq;
public FreqStack() {
}
public void push(int val) {
int f = freq.getOrDefault(val, 0) + 1;
freq.put(val, f);
maxFreq = Math.max(maxFreq, f);
buckets.computeIfAbsent(f, k -> new ArrayDeque<>()).push(val);
}
public int pop() {
Deque<Integer> stack = buckets.get(maxFreq);
int val = stack.pop();
freq.put(val, freq.get(val) - 1);
if (stack.isEmpty()) {
--maxFreq;
}
return val;
}
// 解法二:优先队列实现(对照)
static class FreqStack2 {
private static class Node {
int freq;
int time;
int val;
Node(int freq, int time, int val) {
this.freq = freq;
this.time = time;
this.val = val;
}
}
private final Map<Integer, Integer> freq = new HashMap<>();
private final java.util.PriorityQueue<Node> pq =
new java.util.PriorityQueue<>((a, b) ->
a.freq != b.freq ? b.freq - a.freq : b.time - a.time);
private int ts;
public void push(int val) {
int f = freq.getOrDefault(val, 0) + 1;
freq.put(val, f);
pq.offer(new Node(f, ++ts, val));
}
public int pop() {
// 懒删除:跳过频率已过期的残留节点
while (true) {
Node node = pq.poll();
if (node.freq == freq.get(node.val)) {
freq.put(node.val, node.freq - 1);
return node.val;
}
}
}
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
int pass = 0, total = 0;
{
FreqStack fs = new FreqStack();
int[] seq = new int[4];
fs.push(5);
fs.push(7);
fs.push(5);
fs.push(7);
fs.push(4);
fs.push(5);
seq[0] = fs.pop();
seq[1] = fs.pop();
seq[2] = fs.pop();
seq[3] = fs.pop();
++total;
if (seq[0] == 5 && seq[1] == 7 && seq[2] == 5 && seq[3] == 4) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 895-1: " + java.util.Arrays.toString(seq));
}
}
{
FreqStack2 fs = new FreqStack2();
fs.push(1);
fs.push(1);
fs.push(2);
++total;
if (fs.pop() == 1) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 895-2a");
}
fs.push(2);
++total;
// 此刻 1 频 1、2 频 2:先弹 2;随后 2 又频 1 且最接近栈顶(t3 > t1)→ 再弹 2
if (fs.pop() == 2 && fs.pop() == 2) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 895-2b");
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0895 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0895 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(1)(push/pop) | O(n) |
| 解法二 | O(log n)(push/pop) | O(n) |
896. Monotonic Array(单调数列)
题目描述
如果数组是单调递增或单调递减的,那么它是单调的。
如果对于所有 i <= j,nums[i] <= nums[j],那么数组 nums 是单调递增的。如果对于所有
i <= j,nums[i] >= nums[j],那么数组 nums 是单调递减的。
当给定的数组 nums 是单调数组时返回 true,否则返回 false。
示例 1
- 输入 :
nums= 1,2,2,3 - 输出 :
true
示例 2
- 输入 :
nums= 6,5,4,4 - 输出 :
true
示例 3
- 输入 :
nums= 1,3,2 - 输出 :
false
提示: 1 <= nums.length <= 10^5-10^5 <= nums[i] <= 10^5
解题思路
单调数组不允许"先升后降"或"先降后升",即相邻差符号不能改变。
解法一(一次遍历定趋势,主提交):记录初次出现的非零相邻差符号;之后若出现相反符号的
相邻差,返回 false。时间 O(n),空间 O(1)。
解法二(两次检查,对照实现):分别检查是否单调递增(所有相邻差 <= 0 且 >= 0)与单调
递减,两者任一成立即 true。思路直白,便于理解。
代码实现
java
class Solution {
// 解法一:一次遍历定趋势(推荐提交)
public boolean isMonotonic(int[] nums) {
int sign = 0; // 0 未知,1 递增,-1 递减
for (int i = 1; i < nums.length; ++i) {
int diff = nums[i] - nums[i - 1];
if (diff == 0) {
continue;
}
if (sign == 0) {
sign = diff > 0 ? 1 : -1;
} else if ((diff > 0 && sign < 0) || (diff < 0 && sign > 0)) {
return false;
}
}
return true;
}
// 解法二:递增/递减分别检查(对照实现)
public boolean isMonotonic2(int[] nums) {
boolean inc = true;
boolean dec = true;
for (int i = 1; i < nums.length; ++i) {
if (nums[i] < nums[i - 1]) {
inc = false;
}
if (nums[i] > nums[i - 1]) {
dec = false;
}
}
return inc || dec;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] arrs = {
{1, 2, 2, 3}, {6, 5, 4, 4}, {1, 3, 2}, {1}, {1, 1, 1},
{3, 2, 1, 0, -1}, {-1, -5, -10}, {1, 2, 3, 2}
};
boolean[] exp = {true, true, false, true, true, true, true, false};
for (int t = 0; t < arrs.length; ++t) {
++total;
if (s.isMonotonic(arrs[t]) == exp[t] && s.isMonotonic2(arrs[t]) == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 896-" + (t + 1) + ": got " + s.isMonotonic(arrs[t]) + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0896 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0896 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n) | O(1) |
| 解法二 | O(n) | O(1) |
897. Increasing Order Search Tree(递增顺序搜索树)
题目描述
给你一棵二叉搜索树的 root,请你按中序遍历将其重新排列为一棵递增顺序搜索树,使树中最
左边的节点成为树的根节点,并且每个节点没有左子节点,只有一个右子节点。
示例 1
- 输入 :
root= 5,3,6,2,4,`null`,8,1,`null`,`null`,`null`,7,9 - 输出 :1,`null`,2,`null`,3,`null`,4,`null`,5,`null`,6,`null`,7,`null`,8,`null`,9
示例 2
- 输入 :
root= 5,1,7 - 输出 :1,`null`,5,`null`,7
提示: - 树中节点数的取值范围是
[1, 100] 0 <= Node.val <= 1000
解题思路
中序遍历二叉搜索树得到升序序列,把序列串成只有右孩子的链即可。
解法一(中序遍历 + 重建,主提交):递归中序收集节点值(或直接用节点),再从头到尾用
right 指针串起来,每个节点的 left 置空。返回新链头。
解法二(遍历中动态改链,对照实现):维护虚拟头节点 dummy 与当前尾指针 cur,中序
递归访问时把访问到的节点立即接到 cur.right,并把其 left 置空,cur 后移。只遍历一遍、
不需要额外收集。
代码实现
java
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import java.util.Queue;
class Solution {
private TreeNode cur;
// 解法一:中序收集 + 重建链(推荐提交)
public TreeNode increasingBST(TreeNode root) {
Deque<TreeNode> list = new ArrayDeque<>();
collect(root, list);
TreeNode dummy = new TreeNode(-1);
TreeNode tail = dummy;
while (!list.isEmpty()) {
TreeNode node = list.pollFirst();
node.left = null;
node.right = null;
tail.right = node;
tail = node;
}
return dummy.right;
}
private void collect(TreeNode node, Deque<TreeNode> out) {
if (node == null) {
return;
}
collect(node.left, out);
out.addLast(node);
collect(node.right, out);
}
// 解法二:遍历中动态串链(对照实现)
public TreeNode increasingBST2(TreeNode root) {
TreeNode dummy = new TreeNode(-1);
cur = dummy;
inorder(root);
return dummy.right;
}
private void inorder(TreeNode node) {
if (node == null) {
return;
}
inorder(node.left);
node.left = null;
cur.right = node;
cur = node;
inorder(node.right);
}
// 二叉树节点定义
static class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode(int x) {
val = x;
}
}
// 层序建树
private static TreeNode build(Integer[] vals) {
if (vals == null || vals.length == 0) {
return null;
}
TreeNode root = new TreeNode(vals[0]);
Queue<TreeNode> q = new ArrayDeque<>();
q.offer(root);
int i = 1;
while (!q.isEmpty() && i < vals.length) {
TreeNode cur = q.poll();
if (vals[i] != null) {
cur.left = new TreeNode(vals[i]);
q.offer(cur.left);
}
++i;
if (i < vals.length && vals[i] != null) {
cur.right = new TreeNode(vals[i]);
q.offer(cur.right);
}
++i;
}
return root;
}
private static String toChain(TreeNode root) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
while (root != null) {
sb.append(root.val).append(",");
root = root.right;
}
String s = sb.toString();
return s.endsWith(",") ? s.substring(0, s.length() - 1) + "]" : s + "]";
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
++total;
{
// 两解法会原地改写树结构,必须分别建树
TreeNode root1 = build(new Integer[]{5, 3, 6, 2, 4, null, 8, 1, null, null, null, 7, 9});
TreeNode r1 = s.increasingBST(root1);
TreeNode root2 = build(new Integer[]{5, 3, 6, 2, 4, null, 8, 1, null, null, null, 7, 9});
TreeNode r2 = s.increasingBST2(root2);
String exp = "[1,2,3,4,5,6,7,8,9]";
if (toChain(r1).equals(exp) && toChain(r2).equals(exp)) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 897-1: " + toChain(r1));
}
}
++total;
{
TreeNode root = build(new Integer[]{5, 1, 7});
TreeNode r1 = s.increasingBST(root);
if (toChain(r1).equals("[1,5,7]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 897-2: " + toChain(r1));
}
}
++total;
{
TreeNode root = build(new Integer[]{2, 1, 3});
TreeNode r1 = s.increasingBST(root);
if (toChain(r1).equals("[1,2,3]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 897-3");
}
}
++total;
{
TreeNode root1 = build(new Integer[]{1});
TreeNode r1 = s.increasingBST(root1);
TreeNode root2 = build(new Integer[]{1});
TreeNode r2 = s.increasingBST2(root2);
if (toChain(r1).equals("[1]") && toChain(r2).equals("[1]")) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 897-4");
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0897 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0897 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
| --- | | --- |
898. Bitwise ORs of Subarrays(子数组按位或操作)
题目描述
给定一个整数数组 arr,返回所有 arr 的非空子数组的不同按位或的数量。
子数组的按位或是子数组中每个整数的按位或。含有一个整数的子数组的按位或就是该整数。
子数组是数组内连续的非空元素序列。
示例 1
- 输入 :
arr= 0 - 输出:1
- 解释:只有一个可能的结果 0。
示例 2
- 输入 :
arr= 1,1,2 - 输出:3
- 解释:可能的结果为 1、2、3。
示例 3
- 输入 :
arr= 1,2,4 - 输出:6
- 解释 :可能的结果是 1、2、3、4、6 以及 7。
提示: 1 <= arr.length <= 5 * 10^40 <= arr[i] <= 10^9
解题思路
所有子数组的按位或总数最多为 O(n * 30),因为或只会增加 1 位、最多 30 位,每个位置产生
的"不同或值"集合是有界的。维护"以当前元素结尾的所有子数组的按位或集合",每个集合大小
不超过 30。
解法一(滚动集合,主提交):用 Set<Integer> cur 记录以 arr[i] 结尾的子数组或值,
每步 cur = {x | newCur = x | arr[i], x in cur} ∪ {arr[i]},把 cur 并入全局答案集合。
每个集合最大 30 个元素,总复杂度 O(n * 30)。
解法二(不等式剪枝的暴力两两或,对照实现):f[i] 表示以 i 结尾的最长"或值不重复增长"
的起点集合,思想同解一,仅以数组形式保存,便于理解去重逻辑。
代码实现
java
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
class Solution {
// 解法一:滚动集合(推荐提交)
public int subarrayBitwiseORs(int[] arr) {
Set<Integer> ans = new HashSet<>();
Set<Integer> cur = new HashSet<>(); // 以当前元素结尾的子数组或值集合
for (int x : arr) {
Set<Integer> nxt = new HashSet<>();
nxt.add(x);
for (int v : cur) {
nxt.add(v | x);
}
cur = nxt;
ans.addAll(cur);
}
return ans.size();
}
// 解法二:数组滚动 + 去重(对照实现)
public int subarrayBitwiseORs2(int[] arr) {
Set<Integer> ans = new HashSet<>();
Set<Integer> cur = new HashSet<>();
for (int x : arr) {
Set<Integer> nxt = new HashSet<>();
for (int v : cur) {
nxt.add(v | x);
}
nxt.add(x);
// 把新集合赋值给 cur(避免复用同一对象导致并发修改)
cur.clear();
cur.addAll(nxt);
ans.addAll(cur);
}
return ans.size();
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
int[][] arrs = {{0}, {1, 1, 2}, {1, 2, 4}, {3, 4, 5}, {1, 2, 3, 4, 5}};
// 期望值由 Python 核对:case4={3,4,5,7} 共 4 个;case5={1,2,3,4,5,7} 共 6 个
int[] exp = {1, 3, 6, 4, 6};
for (int t = 0; t < arrs.length; ++t) {
++total;
int g1 = s.subarrayBitwiseORs(arrs[t]);
int g2 = s.subarrayBitwiseORs2(arrs[t]);
if (g1 == exp[t] && g2 == exp[t]) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 898-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0898 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0898 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n * 30) | O(n * 30)(答案集合) |
| 解法二 | O(n * 30) | O(n * 30) |
899. Orderly Queue(有序队列)
题目描述
给定一个字符串 s 和一个整数 k。你可以从 s 的前 k 个字母中选择一个,并把它加到
字符串的末尾。
返回在应用上述步骤的任意数量的移动后,字典序最小的字符串。
示例 1
- 输入 :
s= "cba",k= 1 - 输出:"acb"
- 解释 :第一步移动第一个字符 "
c" 到最后得到 "bac",第二步移动 "b" 得到 "acb"。
示例 2
- 输入 :
s= "baaca",k= 3 - 输出 :"aaabc"
提示: 1 <= k <= s.length <= 1000s只由小写字母组成
解题思路
分两种情况:
- 当
k == 1时,每次只能移动首字符到末尾,能得到的字符串就是原串的所有循环移位,
取其中字典序最小者; - 当
k >= 2时,任意两个相邻字符都可以交换(用 k=2 就能实现任意排列),等价于对
s的字符排序,最小字典序就是升序排列后的串。
解法一(分类讨论,主提交):k >= 2直接排序返回;k == 1枚举 n 个循环移位取最小。
解法二(模拟旋转,对照实现):k == 1用双倍串s + s在滑动窗口内取最小子串;其余
同解法一。两种实现对 k=1 分支的实现方式不同,便于对照。
代码实现
java
import java.util.Arrays;
class Solution {
// 解法一:分类讨论(推荐提交)
public String orderlyQueue(String s, int k) {
if (k > 1) {
char[] cs = s.toCharArray();
Arrays.sort(cs);
return new String(cs);
}
// k == 1:所有循环移位中取最小
String best = s;
int n = s.length();
for (int i = 1; i < n; ++i) {
String rotated = s.substring(i) + s.substring(0, i);
if (rotated.compareTo(best) < 0) {
best = rotated;
}
}
return best;
}
// 解法二:双倍串滑动窗口(对照实现)
public String orderlyQueue2(String s, int k) {
if (k > 1) {
char[] cs = s.toCharArray();
Arrays.sort(cs);
return new String(cs);
}
String doubled = s + s;
int n = s.length();
String best = s;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
String cand = doubled.substring(i, i + n);
if (cand.compareTo(best) < 0) {
best = cand;
}
}
return best;
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
Solution s = new Solution();
int pass = 0, total = 0;
String[] ss = {"cba", "baaca", "abc", "zzz", "bca"};
int[] ks = {1, 3, 1, 1, 1};
String[] exp = {"acb", "aaabc", "abc", "zzz", "abc"};
for (int t = 0; t < ss.length; ++t) {
++total;
String g1 = s.orderlyQueue(ss[t], ks[t]);
String g2 = s.orderlyQueue2(ss[t], ks[t]);
if (g1.equals(exp[t]) && g2.equals(exp[t])) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 899-" + (t + 1) + ": got " + g1 + "/" + g2 + " exp " + exp[t]);
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0899 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0899 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | O(n^2)(k=1 时枚举)或 O(n log n)(k>1) | O(n) |
| 解法二 | O(n^2)(k=1 时) 或 O(n log n) | O(n) |
900. RLE Iterator(RLE 迭代器)
题目描述
我们可以使用游程编码(即 RLE)来编码一个整数序列。在偶数长度编码的序列 encoding
(从 0 开始)中,元素偶数索引构成计数序列,奇数索引构成值序列。例如,encoding = [3, 8, 0, 9, 2, 5] 是序列 [8, 8, 8, 5, 5] 的 RLE 编码(它有三个 8,0 个 9,两个 5)。
给定一个编码的序列 encoding,实现 RLEIterator 类:
RLEIterator(int[] encoding)对编码后的整数序列构造对象;int next(int n)以这种方式消费后面的n个元素(即返回下一个消费的元素),如果剩余
的元素少于n个,则返回-1。
示例 1
- 输入 :"RLEIterator","`next`","`next`","`next`","`next`", \[\[3,8,0,9,2,5],2,1,1,2]
- 输出 :`null`,8,8,5,-1
- 解释 :
RLEIterator 由 encoding = 3,8,0,9,2,5 初始化,这映射到序列 8,8,8,5,5。
可以看下表:
next(2) 消费 2 个元素,返回 8。next(1) 消费接下来的 1 个元素,返回 8。next(1) 消费接下来的 1 个元素,返回 5。next(2) 还剩 1 个元素,返回 -1。
提示:
2 <= encoding.length <= 1000encoding.length是偶数0 <= encoding[i] <= 10^91 <= n <= 10^9- 每个测试用例最多调用
1000次next
解题思路
双指针扫描编码数组:i 指向当前"计数"位置,cnt 记录当前位置还剩余多少可消费元素。
解法一(双指针 + 计数,主提交):next(n) 循环:若当前剩余 cnt 不够,n 先减去 cnt,
跳到下一段(i += 2,cnt 重置为该段计数);找到足够的一段后 cnt -= n,返回该段的值。
若 i 超出数组仍不够,返回 -1。均摊 O(1)。
解法二(一次性映射,对照实现):直接构造展开数组再按游标取(数据范围大时不适用),
仅在小数据下对照,说明"惰性消费"是本题要点。
代码实现
java
class RLEIterator {
private int[] encoding;
private int i; // 当前段计数位置(偶数下标)
private int cnt; // 当前段剩余可消费个数
public RLEIterator(int[] encoding) {
this.encoding = encoding;
this.i = 0;
this.cnt = 0;
}
public int next(int n) {
while (i < encoding.length) {
long remain = encoding[i] - cnt; // 当前段剩余个数
if (n <= remain) {
cnt += n;
int val = encoding[i + 1]; // 当前段的值
if (cnt == encoding[i]) { // 本段恰好消费完,跳到下一段
cnt = 0;
i += 2;
}
return val;
} else {
// 当前段不够:消费整段并前进
n -= remain;
cnt = 0;
i += 2;
}
}
return -1;
}
// 解法二:展开式对照(仅小数据)
static class RLEIterator2 {
private int[] seq;
private int pos;
public RLEIterator2(int[] encoding) {
java.util.List<Integer> list = new java.util.ArrayList<>();
for (int j = 0; j + 1 < encoding.length; j += 2) {
for (int c = 0; c < encoding[j]; ++c) {
list.add(encoding[j + 1]);
}
}
seq = new int[list.size()];
for (int j = 0; j < list.size(); ++j) {
seq[j] = list.get(j);
}
}
public int next(int n) {
if (pos + n > seq.length) {
pos = seq.length;
return -1;
}
pos += n;
return seq[pos - 1];
}
}
// ===== 本地测试 =====
public static void main(String[] args) {
int pass = 0, total = 0;
{
int[] enc = {3, 8, 0, 9, 2, 5};
RLEIterator it = new RLEIterator(enc);
int[] ans = {it.next(2), it.next(1), it.next(1), it.next(2)};
++total;
if (ans[0] == 8 && ans[1] == 8 && ans[2] == 5 && ans[3] == -1) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 900-1: " + java.util.Arrays.toString(ans));
}
}
{
int[] enc = {2, 7, 1, 9};
RLEIterator it = new RLEIterator(enc);
++total;
if (it.next(1) == 7 && it.next(2) == 9 && it.next(2) == -1) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 900-2");
}
}
{
int[] enc = {3, 8, 0, 9, 2, 5};
RLEIterator2 it = new RLEIterator2(enc);
++total;
if (it.next(2) == 8 && it.next(1) == 8 && it.next(1) == 5 && it.next(2) == -1) {
++pass;
} else {
System.out.println("FAIL 900-3");
}
}
if (pass == total) {
System.out.println("== 0900 PASS ==");
} else {
System.out.println("== 0900 FAIL ==");
System.exit(1);
}
}
}
复杂度分析
| 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|
| 解法一 | 均摊 O(1)(next) | O(1) |
| 解法二 | O(totalLen) 预构建 | O(totalLen) |