每日三题 Day5--leetcode9820250--咕咕咕

Posted 2021-04-16 李先生的六个月亮

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人类本质——鸽鸽鸽，说好的每天十二点更，但是这几天出去玩，只做了题没写解析，所以打算补一下，每天规定一题+补之前一题+题库随机一题

（又瞎立flag了）

今日：

• leetcode98--验证二叉搜索树

• leetcode202–快乐数

• leetcode50--Pow(x,n)

每日一题 Day5--leetcode98--验证二叉搜索树

题目

链接：https://leetcode-cn.com/problems/validate-binary-search-tree/

链接为leetcode中文社区，题目没有区别，感觉很好用

题面描述： 给定一个二叉树，判断其是否是一个有效的二叉搜索树。

假设一个二叉搜索树具有如下特征：

• 节点的左子树只包含小于当前节点的数。

• 节点的右子树只包含大于当前节点的数。

• 所有左子树和右子树自身必须也是二叉搜索树。

示例 1:

输入:
    2
   / 
  1   3
输出: true

示例2：

输入:
    5
   / 
  1   4
     / 
    3   6
输出: false
解释: 输入为: [5,1,4,null,null,3,6]。
     根节点的值为 5 ，但是其右子节点值为 4 。

解析+c语言实现

二叉搜索树，特点为所有左子树的节点小于根节点，所有右子树的节点大于根节点，如例子：

    5
   / 
  1   6
     / 
    4   7
输出: false

根节点为5，左节点为1，右节点为6满足条件，再看右子树，根节点为6，左为4，右为7，满足条件，但是！右子树的左节点4小于原树的根节点5，所以不满足条件，输出为false

这个例子可以看出，不仅需要比较最近的左右节点和根节点的大小关系，还需要比较左右子树的其他节点与根节点的关系。

本题很明显是一个递归的题目，即可以用判断根的方法来判断左子树，而在递归的过程中需要传给子树一个范围（最小值，最大值）开区间，一旦有数超过这个范围即输出false，不是二叉搜索树

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *   int val;
 *   struct TreeNode *left;
 *   struct TreeNode *right;
 * };
 */
bool sousuoshu(struct TreeNode * root,long long lower,long long upper)//递归函数
{
  if(root==NULL) return true;//递归结束条件
  if(root->val<=lower||root->val>=upper) return false;//
   return sousuoshu(root->left,lower,root->val)&&sousuoshu(root->right,root->val,upper);//递归判断左右子树是否满足
}
bool isValidBST(struct TreeNode* root){
  return sousuoshu(root,-2147483649,2147483648);//递归从根节点开始
}

执行结果：

可以分析得到，每个节点都只遍历一次，所以时间复杂度为O(n)；

每日一题 Day6–leetcode202–快乐数

题目

链接：https://leetcode-cn.com/problems/happy-number/链接为leetcode中文社区，题目没有区别，感觉很好用

题面描述：编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

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

如果 n 是快乐数就返回 True ；不是，则返回 False 。

示例：

输入：19
输出：true
解释：
12 + 92 = 82
82 + 22 = 68
62 + 82 = 100
12 + 02 + 02 = 1

解析+c语言实现

失败的暴力解法

按照题目描述，最容易想到的就是暴力求解，一直按规则计算直到得到1时返回true，出现循环时返回false，而在检测循环时采用数组标1/0的方法于是，便有了以下的失败版本：

bool isHappy(int n){//错误代码！
  int a[10000000];//开了一个数组记录
  memset(a,0,sizeof(a));
  int i,sum=0;
  a[n]=1;
  while(n!=0)  //循环
  {
•    sum=0;
•    int p=n;
•    while(p!=0)//按规则计算下一个数
•    {
•      sum+=(p%10)*(p%10);
•      p=p/10;
•    }
•    if(sum==1) return true;
•    if(a[sum]==1) return false;
•    else a[sum]=1;
•    n=sum;
  }
  return false;
}

但是！问题来啦，当提交的时候出现错误：

意思为数组越界，但是当我加大数组大小时又出现错误：

错误为爆栈，数组内存过大或递归层数太深 ，总结下来 ，不能用数组记录是否出现循环，在c++或python或java里可以使用HashSet进行存储记录，详情参考：https://www.cnblogs.com/chanceYu/p/12808107.html

快慢指针

再次分析问题：按照计算规则后这个数串只可能有三种走向，

• 走到1

• 进入循环

• 值会越来越大最后接近无穷

第一种即为所求true，第二种为false，对于第三种情况：

位数	最大值	下一个数
1	9	81
2	99	162
3	999	243
4	9999	324

如表格最后一行显示当位数大于4时，下一位数都会小于它，这说明这一串数字不会出现第三种情况——越来越大而对于位数为3的数999的下一位是243，说明情况1和2的值都会小于243，所以在代码中并不需要处理第三种情况

总结下来，本题即判断链表是否有环的题

• 如有环，返回false

• 如没环，一条路走到1，返回 true；

快慢指针解法： 另两个指针从原点开始，沿链表往下跑，快指针每次跑两步，慢指针每次跑一步，快慢指针早晚会相遇，如果链表无环则相遇在终点1，如果有环则相遇在某一非1的点。

int next(int n)//自定义函数计算下一个数
{
  int sum=0;
  while(n！=0)
  {
•    int p=n%10;
•    n=n/10;
•    sum+=p*p;
  }
  return sum;
}
bool isHappy(int n){
  int left=n,right=next(n);//快慢指针
  while(left!=right)
  {
•    left=next(left);
•    right=next(next(right));
  }
  if(left==1) return true;//如果相遇时点为1
  else return false;
}

执行结果：

每日一题 Day7--leetcode50--Pow(x,n)

题目

链接：https://leetcode-cn.com/problems/powx-n/

链接为leetcode中文社区，题目没有区别，感觉很好用

题面描述： 实现 pow(x, n) ，即计算 x 的 n 次幂函数。

示例1：

输入: 2.00000, 10
输出: 1024.00000

示例2：

输入: 2.10000, 3
输出: 9.26100

示例3：

输入: 2.00000, -2
输出: 0.25000
解释: 2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25

说明：

-100.0 < x < 100.0
n 是 32 位有符号整数，其数值范围是 [−231, 231 − 1] 。

解析和c语言实现

思路很简单，既然为算法题一定不会累乘实现。

当求一个奇数次幂时，只需要计算这个数的一半次幂再平方再乘x即可

当求一个偶数次幂时，只需要计算这个数的一半次幂再平方即可

例如77=39*2+1 那么计算x的39次幂后直接两数相乘便可以节省另外一个39次幂的计算复杂度

注意！这里没规定n的范围，所以需要分为正数/0/负数来考虑

double ppow(double x,long long N)//计算x的非负数次幂
{
      if(N==0) return 1.0;//如果0次幂即返回1
              double temp=ppow(x,N/2);
      if(N%2==0)  //如果计算偶数次幂则需计算x的N/2次幂再平方
             return temp*temp;
      else   //如果计算奇数次幂则计算x的N/2次幂平方再乘x
              return temp*temp*x;
}
double myPow(double x, int n){
       long long N=n;
       if(N>=0)
             return ppow(x,N);//非负数次幂
       else 
            return 1.0/ppow(x,-N);//负数次幂则先计算相反数次幂再取倒数
}

执行结果：

可以分析得到,此算法时间复杂度为O(logn)，击败双百

关于每日一题：

疫情在家学业不重，又觉得自己算法很薄弱，所以希望可以每天刷一道算法题。

在翻leetcode找题的时候看到了推出的每日1题打卡计划，觉得不错，在此写下来加深记忆，也希望可以帮到其他人 。

今天只写了c语言实现，最近在学习python和go，在复习java，过几天尝试不同语言实现。

这几天出去玩，只做了题没写解析，所以打算补一下，每天规定一题+补之前一题+题库随机一题

Day5总结

leetcode98为一道 递归遍历二叉树 问题

leetcode202是一道 判断链表是否有环 的题，解法很有趣。

leetcode50是一道很简单的幂指数分解递归问题

如果不出意外，每天这个时间更，欢迎监督，大家共勉。