每日算法练习

Posted 2021-09-03 没谱的曲

1、Z字型变换

将一个给定字符串根据给定的行数，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。
比如输入字符串为 “LEETCODEISHIRING” 行数为 3 时，排列如下：

之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如：“LCIRETOESIIGEDHN”。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：string convert(string s, int numRows);

示例 1:
输入: s = “LEETCODEISHIRING”, numRows = 3
输出: “LCIRETOESIIGEDHN”

示例 2:
输入: s = “LEETCODEISHIRING”, numRows = 4
输出: “LDREOEIIECIHNTSG”
解释:

解析：

该题中只要求输出排列后重新从左到右读取的字符内容，我们可以先通过输入的行数创建一个对应的数组（也可以用List集合）来存放每一行的内容，并将数组中的元素置空

String[] arr = new String[numRows];//创建一个数组存放字符串
for (int i = 0; i < numRows; i++){//分numRows行，就将数组中的元素置空
            arr[i] = "";
        }

创建好了数组之后，最关键的问题就来了——我们要如何才能将每一行对应的内容存入到对应的行呢？
当我们读取输入的字符串的时候，我们可以每读取一个字符就将其拼接到当前的行，然后读取下一个字符的时候我们将其与下一行的数组内容进行拼接，直到存放到最大行数，我们将其进行一个向上的回弹，再重复前面的工作，到第一行的时候我们再将其进行回弹，往下存放，如此往复，直到整个字符串都被存放完毕。
思路清楚以后，那就到了通过代码实现的时候了：

int index = 0;//默认数组下标
        int sign = 1;//设置一个标记为1

		//遍历字符串的每一位，使用toCharArray()方法，
		//将每一个字符对应在哪一行存入到相应的元素中拼接起来
        for (char c : s.toCharArray()) {
            arr[index] += c;//将当前字符与数组中已存放的字符串进行拼接
            index += sign;//数组下标增加或减小
            if (index == numRows - 1 || index == 0)//判断是否到达数组最后一位或第一位
                sign = -sign;//将标记翻转实现回弹操作
        }

最后我们将整个数组的每一位顺序拼接起来：

String result = "";
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {//将每一个元素拼接起来，获得最后的字符串
            result += arr[i];
        }

整个题目完成后的代码如下：

public String convert(String s, int numRows) {

        if (s == null || s.length() == 0 || numRows == 1 || numRows>s.length()) {//判断字符串为空，字符串长度为0，给定行数为1，则直接输出
            return s;
        }

        if (numRows < 1) {//判断给定行数小于1，不存在这种情况，返回提示信息
            return "行数不能小于1";
        }

        String[] arr = new String[numRows];//创建一个数组存放字符串
        for (int i = 0; i < numRows; i++){//分numRows行，就将数组中的元素置空
            arr[i] = "";
        }

        int index = 0;//默认数组下标
        int sign = 1;//设置一个标记为1

        for (char c : s.toCharArray()) {//遍历字符串的每一位，使用toCharArray()方法，将每一个字符对应在哪一行存入到相应的元素中拼接起来
            arr[index] += c;//将当前字符与数组中已存放的字符串进行拼接
            index += sign;//数组下标增加或减小
            if (index == numRows - 1 || index == 0)//判断是否到达数组最后一位或第一位
                sign = -sign;//将标记翻转实现回弹操作
        }

        String result = "";
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {//将每一个元素拼接起来，获得最后的字符串
            result += arr[i];
        }

        return result;
    }

我们来调用一下这个方法试一下：

public static void main(String[] args) {
        ZArray zArray = new ZArray();
        System.out.println(zArray.convert("弃昨乱日我日我之心多者日去不今烦日可者留之忧", 4));
    }

测试结果：

2、字符流中第一个只出现一次的字符

请实现一个函数用来找出字符流中第一个只出现一次的字符。例如，当从字符流中只读出前两个字符"go"时，第一个只出现一次的字符是"g"。当从该字符流中读出前六个字符“google"时，第一个只出现一次的字符是"l"。

解析：

刚看到这个题的时候我考虑了很多种方法，最后通过提示，使用了map实现了这个算法
map可以存放一个唯一的key和记录key内容的value
我们可以先将每一位读出来的字符存放到一个key中作为键，之后每次出现这个字符我们就将该字符的value加一

LinkedHashMap<Character, Integer> map = new LinkedHashMap();//存放字符和其出现的次数
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char ch = s.charAt(i);//将字符串中的字符按位读取出来

            //判断map中是否已经包含要插入的字符，如果已经包含则将其次数+1
            if (map.containsKey(ch)) {
                map.put(ch, map.get(ch) + 1);//map.get(ch)是根据key得到value的值
            } else {
                map.put(ch, 1);//如果map中还没有包含，则把ch放入map中，并将其值设为1；
            }
        }

最后我们从前往后遍历整个map，第一个value为1的key就是该字符流中第一个只出现了一次的字符

char firstOne = ' ';
        for(char key: map.keySet()){//遍历map的键
            if (map.get(key) == 1) {//如果键对应的值为1将值赋给firstOne
                firstOne = key;
                break;
            }
        }
        return firstOne;

整个算法完成后的代码如下：

public class FirstNotRepeat {
    LinkedHashMap<Character, Integer> map = new LinkedHashMap();//存放字符和其出现的次数

    public char insert(String s) {
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char ch = s.charAt(i);//将字符串中的字符按位读取出来

            //判断map中是否已经包含要插入的字符，如果已经包含则将其次数+1
            if (map.containsKey(ch)) {
                map.put(ch, map.get(ch) + 1);//map.get(ch)是根据key得到value的值
            } else {
                map.put(ch, 1);//如果map中还没有包含，则把ch放入map中，并将其值设为1；
            }
        }
        char firstOne = ' ';
        for(char key: map.keySet()){//遍历map的键
            if (map.get(key) == 1) {//如果键对应的值为1将值赋给firstOne
                firstOne = key;
                break;
            }
        }
        return firstOne;
    }
}

我们来调用一下这个方法试一下：

public static void main(String[] args) {
        FirstNotRepeat firstNotRepeat = new FirstNotRepeat();
        System.out.println(firstNotRepeat.insert("google"));
    }

测试结果：

3、盛最多水的容器（双指针、数组）

给你 n 个非负整数 a1，a2，…，an，每个数代表坐标中的一个点 (i, ai) 。在坐标内画 n 条垂直线，垂直线 i 的两个端点分别为 (i, ai) 和 (i, 0) 。找出其中的两条线，使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。

说明：你不能倾斜容器。

输入：[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出：49
解释：图中垂直线代表输入数组 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情况下，容器能够容纳水（表示为蓝色部分）的最大值为 49。

解析：

该题可以直接通过暴力破解，通过遍历计算每一个数对应所有的容器能装多少水，取其中的最大值，但是这样计算不论是时间复杂度还是空间复杂度都太高了。
我们可以设置两个指针分别指向数组中的第一位和最后一位

		int i = 0;//定义开始位置的数组下标
        int j = height.length - 1;//定义数组最后一位的下标

我们可以得知，可以容纳水的决定因素为两条边中较短的一条边，我们通过对比两个指针的大小和下标的差值，计算其面积，然后将较短的那条边的下标向前或向后移动，再去和新的边进行计算，最后计算出的容积再和之前计算的最大的容积进行比较，保留较大的：

		int res = 0;//最后获得的最大面积
        while (i < j) {
            res=Math.max(res,Math.min(height[i],height[j])*(j-i));//面积等于两条边中短的那条×两条边的数组下标之差，取其中的最大一个为最后获取的最大面积
            if (height[i] < height[j]) {//比较两条边那一条比较短，短的那一条进行移位
                ++i;
            } else {
                --j;
            }
        }

通过上述算法可以节省出大量的时间和空间，将整个算法完成后如下：

public class MostWater {
    public int maxArea(int[] height) {
        if (height.length <= 1) {//判断数组长度小于等于1，则不需要进行运算也能得出面积为0（该句可省略）
            return 0;
        }
        int i = 0;//定义开始位置的数组下标
        int j = height.length - 1;//定义数组最后一位的下标
        int res = 0;//最后获得的最大面积
        while (i < j) {
            res=Math.max(res,Math.min(height[i],height[j])*(j-i));//面积等于两条边中短的那条×两条边的数组下标之差，取其中的最大一个为最后获取的最大面积
            if (height[i] < height[j]) {//比较两条边那一条比较短，短的那一条进行移位
                ++i;
            } else {
                --j;
            }
        }
        return res;
    }
}

我们来调用一下这个方法进行测试：

public static void main(String[] args) {
        MostWater mostWater = new MostWater();
        int[] height = {1,8,6,2,5,4,8,3,7};
        System.out.println(mostWater.maxArea(height));
    }

测试结果：

算法练习极大的锻炼了我的思维能力，也让我复习了一些之前的知识，还需继续努力！