剑指offer刷题笔记

要求:不仅仅能实现相应的功能,还需要保证代码的鲁棒性,并且能够分析代码的空间复杂度和时间复杂度。

二维数组中的查找

题目要求: 在一个二维数组中,每一行都按照从左到右递增的顺序排序,每一列都按照从上到下递增的顺序,请按照递增的顺序排序。请完成一个函数,输入这样一个二维数组和一个整数,判断数组中是否含有该整数。

解题思路:首先选取数组中右上角的数字,如果该数字等于要查找的数字,查找过程结束;如果数字中的数字大于要查找的数字,剔除这个数字所在的列,如果该数字小于要查找的数字,剔除该数字所在的行。也就是说如果要查找的数字不再数组的右上角,则每次都在数组查找范围中删除一行或者一列,这样每一步都可以缩小查找的范围,知道找到要查找的数字,或者查找范围为空。

注意:边界值。查找的数字恰好是最大值或者最小值。查找的数字大于数组中的最大值,或者小于数组中的最小值,在最大值和最小值之间,但是数组中没有这个数。输入空指针。

构建乘积数组

题目要求:给定一个数组A[0,1,…,n-1],请构建一个数组B[0,1,…,n-1], 其中B中的元素
B[i] = A[0]* A[1]A[i-1]A[i+1]A[n-1]。要求不能使用乘法。

解题思路:将B[i]的 乘数分为两部分,前者为A[0]*A[1]*A[2]*…*A[i-1],后者为A[i+1]*A[i+2]*…*A[n]。因此数组B可以用一个矩阵来创建,如图所示,B[i]为矩阵中第i行所有元素的乘积。
定义Ci = A[0]*A[1]*A[2]*…*A[i-1],D[i] = A[i+1]*A[i+2]*…*A[n]。C[i]可以用自上而下的顺序打印出来,即C[i] = C[i-1] * A[i-1]。 D[i] 可以用自下而上的顺序计算出来。

顺时针打印数组: 剑指offer 面试题20

题目要求: 输入一个矩阵,按照从外向里以顺时针的顺序依次打印出每一个数字。

解题思路:以右上和左下两个元素标记整个矩阵一圈,实现从左向右,从上向下,从右向左,从下向上,依次打印一圈。再将右上元素朝左下移动,将左下元素向右上移动,标记内圈,依次打印即可。这样逐层向内打印即可。

注意:最后最后一圈可能退化成只有一行或者一列,或者只有一个数字。

替换空格: 剑指offer 面试题4

题目要求:请实现一个函数,把字符串中的每一个空格替换成”%20”, 例如输入“We are happy”,则输出“We%20are%20happy”

解题思路:我们先遍历一遍字符串,统计出字符串中空格的总数,并可以由此计算出替换之后的字符串的总长度。每替换一个空格,长度增加2。因此替换以后的字符串的长度等于原来的长度加上2乘以空格数目。我们可以考虑从字符串的尾部开始替换和赋值,根据前面空格的个数,可以计算出字符需要移动到的位置。如此,我们就可以对每一个字符移动一次。从而使算法的复杂度降为O(n)。

注意:合并连个数组,包括字符串时,如果从前往后复制每个数字需要移动数字多次,那么我们可以考虑从前向后复制,这样可以减少移动的次数,从而提高效率。

旋转数组中的最小数字:

题目要求:把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。输入一个递增排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。例如数组{3,4,5,1,2}{1,2,3,4,5}的一个旋转,该数组的最小值为1。

解题思路:和二分查找一样,我们left和right分别指向数组的第一个元素和最后一个元素。如果中间元素大于第一个元素,那么最小值应该在后一部分,我们left = mid。如果中间元素小于最后一个元素,那么最小值应该在前一部分,我们right = mid。以此查找最小元素。

注意:需要注意一种特殊的情况是,原本的排序就是有序的。我们令初始的中间指针mid指向第一个元素。
另外还有一种情况就是,当三个指针 right, leftmid 均相同时,如下图所示,我们无法断定前后那一部分包含最小值,此时只能用顺序查找算法。

数组中重复的数字

题目要求: 在一个长度为n 的数组里的所有数字都在 0n - 1 的范围内。数组中的某些数字是重复的,但是不知道有几个数字是重复了,也不知道每个数字重复了几次。请找出数组中任意一个重复的数字。例如输入长度为7 的数组{2,3,1,0,2,5,3}, 那么对应的输出是重复的数字2或者3。

解题思路:(根据数组的特点:数字都在0到n - 1 的范围内,如果这个数组总没有重复的数字,那么数排序后的数字i将出现在下标为i的位置。由于有重复的数字,有些位置可能存在多个数字,也有可能没有数字,依次可用于设计算法)从头到未依次扫描这个数组中的每一个数字。当扫描到下标为i 的数字时, 首先比较这个数字是不是等于i。如果是,接着扫描下一个数字(用m表示)。如果不是,再拿它和第m个数字进行比较。如果它和第m个数字相等,就找到了一个重复数字,如果它和第m个数字不相等,就把第i个数字和第m个数字交换。把m放到属于它的位置。接下来重复这个比较,交换的过程,知道发现一个重复的数字。

斐波那契数列:

传统递归方法实现斐波那契数列的缺点:
递归由于是韩式调用自身,而函数调用时有时间和空间的消耗的:每次函数调用,都需要在内存栈中分配空间以保存参数,返回地址和临时变量,而且往栈里压入数据和弹出数据是需要时间的
递归有可能有很多的计算都是重复的,对性能带来很大的影响。递归的本质是把一个问题分解成两个或者多个小问题。如果多个小问题之间存在重叠的额部分,那么久会存在重复计算。
递归还分引起一个问题,调用栈溢出。

题目要求:写出一个数,输入n, 求斐波那契数列的第n项。要求时间复杂度为O(n)。

解题思路:

   int Fibonacci(int n) {
    if(n == 1 || n == 2)
        return 1;
    
    int firstNum = 1;
    int secondNum = 1;
    int sumNum = 0;
    for(int i = 3; i <= n ;++i){
         sumNum = firstNum + secondNum;
         firstNum = secondNum;
         secondNum = sumNum;
    }
    
    return sumNum;
}

二进制中1的个数:

题目要求: 请实现一个函数,输入一个整数,输出该数的二进制表示中1的个数。

解题思路: 把一个整数减去1之后再和原来的整数做位与运算,得到的结果相当于把整数的二进制表示中的最右边的一个1 变成0。

int count = 0;
while(n){
  n = n & (n-1);
  ++count;
}
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