剑指offer 第十二天

58.对称的二叉树

请实现一个函数，用来判断一颗二叉树是不是对称的。注意，如果一个二叉树同此二叉树的镜像是同样的，定义其为对称的。

/*
public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;

    }

}
*/
public class Solution {
    boolean isSymmetrical(TreeNode pRoot)
    {
        return isSymmetrical(pRoot,pRoot);
    }
    public boolean isSymmetrical(TreeNode n1,TreeNode n2){
        if(n1 == null && n2 == null) return true;
        if(n1 == null || n2 == null) return false;
        if(n1.val != n2.val) return false;
        return isSymmetrical(n1.left,n2.right) && isSymmetrical(n1.right,n2.left);
    }
}

59.之字形打印二叉树

请实现一个函数按照之字形打印二叉树，即第一行按照从左到右的顺序打印，第二层按照从右至左的顺序打印，第三行按照从左到右的顺序打印，其他行以此类推。
解题思路：参见《剑指offer》p176，使用两个辅助栈进行操作

import java.util.ArrayList;
import java.util.Stack;
public class Solution {
    public ArrayList<ArrayList<Integer> > Print(TreeNode pRoot) {
        ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>();
        if(pRoot == null) return result;
        int layer = 1;
        Stack<TreeNode> odd = new Stack<>();
        Stack<TreeNode> even = new Stack<>();
        odd.push(pRoot);
        while(!odd.empty()||!even.empty()){
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
            if((layer & 1) == 1){//位运算，判断是否为奇数;等价于layer%2
                while(!odd.empty()){
                    TreeNode node = odd.pop();
                    list.add(node.val);
                    if(node.left != null) even.push(node.left);
                    if(node.right != null) even.push(node.right);
                }
            }else{
                while(!even.empty()){
                    TreeNode node = even.pop();
                    list.add(node.val);
                    if(node.right != null) odd.push(node.right);
                    if(node.left != null) odd.push(node.left);
                }
            }
            result.add(list);
            layer++;   
        }
        return result;
    } 
}

60.把二叉树打印成多行

从上到下按层打印二叉树，同一层结点从左至右输出。每一层输出一行。
注意要使用isEmpty()

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
public class Solution {
    ArrayList<ArrayList<Integer>> Print(TreeNode pRoot) {
        ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>();
        if(pRoot == null) return result;
        LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        queue.offer(pRoot);//将根节点加入队列
        int elementsCount = 1;//用于记录每一层的元素个数
        while(!queue.isEmpty()){//注意LinkedList 是没有 enpty()方法的。
            TreeNode node = queue.poll();
            elementsCount--;
            list.add(node.val);
            if(node.left != null) queue.offer(node.left);
            if(node.right != null) queue.offer(node.right);
            if(elementsCount == 0){
                result.add(list);
                list = new ArrayList<>();
                elementsCount = queue.size();
            }
        }
        return result;
    }
}

61.序列化二叉树

请实现两个函数，分别用来序列化和反序列化二叉树

/*
public class TreeNode {
    int val = 0;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

    public TreeNode(int val) {
        this.val = val;

    }

}
*/
public class Solution {
    String Serialize(TreeNode root) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        if(root == null)
            sb.append("$,");
        else{
            sb.append(root.val+",");
            sb.append(Serialize(root.left));
            sb.append(Serialize(root.right));
        }
        return sb.toString();
  }
    int index = -1;
    TreeNode Deserialize(String str) {
        if(str == null || str == "") return null;
        String[] strArray = str.split(",");
        if(strArray.length == 0) return null;
        return DeserializeCore(strArray);
   }
    TreeNode DeserializeCore(String[] strArray){     
        TreeNode node = null;
        index++;
        if(!strArray[index].equals("$")){
            node = new TreeNode(Integer.parseInt(strArray[index]));
            node.left = DeserializeCore(strArray);
            node.right = DeserializeCore(strArray);
        }
        return node;
    }
}

62.二叉搜索树的第K个结点

给定一颗二叉搜索树，请找出其中的第k大的结点。例如， 5 / \ 3 7 /\ /\ 2 4 6 8 中，按结点数值大小顺序第三个结点的值为4。(换句话说，从小到大排列，第k个数字)

import java.util.ArrayList;
public class Solution {
    ArrayList<TreeNode> list = new ArrayList<>();
    TreeNode KthNode(TreeNode pRoot, int k)
    {
        if(k < 1 || pRoot == null) return null;
        LDR(pRoot);
        if(list.size() < k) return null;
        return list.get(k-1);
    }
    
    void LDR(TreeNode pRoot){
        if(pRoot.left != null)
            LDR(pRoot.left);
        list.add(pRoot);
        if(pRoot.right!=null)
            LDR(pRoot.right);
    }
}

63.数据流中的中位数

如何得到一个数据流中的中位数？如果从数据流中读出奇数个数值，那么中位数就是所有数值排序之后位于中间的数值。如果从数据流中读出偶数个数值，那么中位数就是所有数值排序之后中间两个数的平均值。

题目解析：如果直接使用ArrayList每次进行排序再选取中位数的话，时间复杂度为O(n^2logn),每一次排序O(nlogn)，共进行N次排序；而使用最大堆、最小堆操作，每次插入数据，取出数据均占用O（logn）的时间，所以总共占用时间复杂度为O(NlogN)

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Comparator;
public class Solution {
    PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
    PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(new Comparator<Integer>(){
        @Override
        public int compare(Integer i1,Integer i2){
            return i2-i1;
        }
    });
    public void Insert(Integer num) {
        minHeap.offer(num);
        if(minHeap.size()>maxHeap.size()){
            maxHeap.offer(minHeap.poll());
        }else{
            maxHeap.offer(minHeap.poll());
            minHeap.offer(maxHeap.poll());
        }
    }
    public Double GetMedian() {
        if(minHeap.size()==0&&maxHeap.size()==0)
            return null;
        if(minHeap.size() == maxHeap.size())
            return (double)(minHeap.peek()+maxHeap.peek())/2.0;
        return (double)maxHeap.peek();
    }
}

64.互动窗口的最大值

给定一个数组和滑动窗口的大小，找出所有滑动窗口里数值的最大值。例如，如果输入数组{2,3,4,2,6,2,5,1}及滑动窗口的大小3，那么一共存在6个滑动窗口，他们的最大值分别为{4,4,6,6,6,5}； 针对数组{2,3,4,2,6,2,5,1}的滑动窗口有以下6个： {[2,3,4],2,6,2,5,1}， {2,[3,4,2],6,2,5,1}， {2,3,[4,2,6],2,5,1}， {2,3,4,[2,6,2],5,1}， {2,3,4,2,[6,2,5],1}， {2,3,4,2,6,[2,5,1]}。

import java.util.LinkedList; 
import java.util.ArrayList;
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> maxInWindows(int [] num, int size)
    {
        ArrayList<Integer> result = new ArrayList<>();
        if(num.length<1||size<1||size>num.length)
            return result;
        LinkedList<Integer> deque = new LinkedList<>();
        for(int i = 0;i<num.length;i++){
            while(!deque.isEmpty() && num[deque.peekLast()] <= num[i])
                deque.pollLast();
            deque.offerLast(i);
            if(i>=size-1){
                while(i-deque.peekFirst()>size-1)
                    deque.pollFirst();
                result.add(num[deque.peekFirst()]);
            }
        }
        return result;
    }
}

65.矩阵中的路径

请设计一个函数，用来判断在一个矩阵中是否存在一条包含某字符串所有字符的路径。路径可以从矩阵中的任意一个格子开始，每一步可以在矩阵中向左，向右，向上，向下移动一个格子。如果一条路径经过了矩阵中的某一个格子，则该路径不能再进入该格子。 例如 a b c e s f c s a d e e 矩阵中包含一条字符串"bcced"的路径，但是矩阵中不包含"abcb"路径，因为字符串的第一个字符b占据了矩阵中的第一行第二个格子之后，路径不能再次进入该格子。

public class Solution {
    public boolean hasPath(char[] matrix, int rows, int cols, char[] str)
    {    
        if(matrix == null || rows<1 || cols<1 || str == null) return false;
        boolean[][] visited = new boolean[rows][cols];
        int pathLength = 0;
        for(int row = 0;row<rows;row++)
            for(int col = 0 ;col<cols;col++){
                if(hasPathCore(matrix,rows,cols,row,col,str,visited,pathLength))
                    return true;
            }
        return false;
    }
    public boolean hasPathCore(char[] matrix,int rows,int cols,int row,int col,char[] str,boolean[][] visited,int pathLength){
        if(pathLength == str.length) return true;
        boolean hasPath = false;
        if(row>=0 && col>=0 && row<rows && col<cols && visited[row][col]==false && matrix[row*cols+col] == str[pathLength]){
            pathLength++;
            visited[row][col] = true;
            hasPath = hasPathCore(matrix,rows,cols,row+1,col,str,visited,pathLength)
                ||hasPathCore(matrix,rows,cols,row-1,col,str,visited,pathLength)
                ||hasPathCore(matrix,rows,cols,row,col+1,str,visited,pathLength)
                ||hasPathCore(matrix,rows,cols,row,col-1,str,visited,pathLength);
            if(!hasPath){
                pathLength--;
                visited[row][col] = false;
            }     
        }
        return hasPath;
    }
}

66.机器人的运动范围

地上有一个m行和n列的方格。一个机器人从坐标0,0的格子开始移动，每一次只能向左，右，上，下四个方向移动一格，但是不能进入行坐标和列坐标的数位之和大于k的格子。 例如，当k为18时，机器人能够进入方格（35,37），因为3+5+3+7 = 18。但是，它不能进入方格（35,38），因为3+5+3+8 = 19。请问该机器人能够达到多少个格子？

public class Solution {
    public int movingCount(int threshold, int rows, int cols) {
        if (threshold < 1 || rows < 1 || cols < 1) return 0;
        boolean[][] visited = new boolean[rows][cols];
        return movingCountCore(threshold, 0, 0, rows, cols, visited);

    }

    public int movingCountCore(int threshold, int row, int col, int rows, int cols, boolean[][] visited) {
        int count = 0;
        if (check(threshold, row, col, rows, cols, visited)) {
            visited[row][col] = true;
            count = 1 + movingCountCore(threshold, row + 1, col, rows, cols, visited)
                    + movingCountCore(threshold, row - 1, col, rows, cols, visited)
                    + movingCountCore(threshold, row, col + 1, rows, cols, visited)
                    + movingCountCore(threshold, row, col - 1, rows, cols, visited);
        }
        return count;

    }

    public boolean check(int threshold, int row, int col, int rows, int cols, boolean[][] visited) {
        if (row < 0 || col < 0 || row >= rows || col >= cols || visited[row][col])
            return false;
        int num = 0;
        while (col != 0 || row != 0) {
            num += col % 10;
            num += row % 10;
            col /= 10;
            row /= 10;
        }
        if (num > threshold)
            return false;
        return true;
    }

}