【LeetCode】 51 - 60题解
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51. N 皇后
n 皇后问题研究的是如何将 n 个皇后放置在 n×n 的棋盘上，并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
上图为 8 皇后问题的一种解法。
给定一个整数 n，返回所有不同的 n 皇后问题的解决方案。
每一种解法包含一个明确的 n 皇后问题的棋子放置方案，该方案中 'Q' 和 '.' 分别代表了皇后和空位。
示例：
输入：4
输出：[
[".Q..", // 解法 1
"...Q",
"Q...",
"..Q."],
["..Q.", // 解法 2
"Q...",
"...Q",
".Q.."]
]
解释: 4 皇后问题存在两个不同的解法。
提示：
- 皇后彼此不能相互攻击，也就是说：任何两个皇后都不能处于同一条横行、纵行或斜线上。
class Solution {
List<List<String>> res = new ArrayList<>();
public List<List<String>> solveNQueens(int n) {
char[][] board = new char[n][n];
// 初始化board
for(char[] chs : board) Arrays.fill(chs, '.');
// 从第一行开始
dfs(board, 0);
return res;
}
void dfs(char[][] board, int row){
if(row == board.length){
List<String> result = new LinkedList<>();
for(char[] r: board) result.add(String.valueOf(r));
res.add(result);
return;
}
int n = board[0].length;
// 尝试遍历一行的位置放上Q
for(int col = 0; col < n; col ++){
// 排除无效情况
if(!valid(board, row , col)) continue;
// 尝试放皇后
board[row][col] = 'Q';
dfs(board, row + 1);
// 重置
board[row][col] = '.';
}
}
boolean valid(char[][] board, int row , int col){
int rows = board.length;
// 判断列
for (char[] chars : board) if (chars[col] == 'Q') return false;
// 判断右对角
for (int i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < rows; i--, j++) {
if (board[i][j] == 'Q') return false;
}
// 判断左对角
for (int i = row - 1, j = col - 1; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) {
if (board[i][j] == 'Q') return false;
}
return true;
}
}
52. N皇后 II
n 皇后问题研究的是如何将 n 个皇后放置在 n×n 的棋盘上，并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
上图为 8 皇后问题的一种解法。
给定一个整数 n，返回 n 皇后不同的解决方案的数量。
示例:
输入: 4
输出: 2
解释: 4 皇后问题存在如下两个不同的解法。
[
[".Q..", // 解法 1
"...Q",
"Q...",
"..Q."],
["..Q.", // 解法 2
"Q...",
"...Q",
".Q.."]
]
class Solution {
int res = 0;
public int totalNQueens(int n) {
char[][] board = new char[n][n];
// 初始化board
for(char[] chs : board) Arrays.fill(chs, '.');
// 从第一行开始
dfs(board, 0);
return res;
}
void dfs(char[][] board, int row){
if(row == board.length){
res ++;
return;
}
int n = board[0].length;
// 尝试遍历一行的位置放上Q
for(int col = 0; col < n; col ++){
// 排除无效情况
if(!valid(board, row , col)) continue;
// 尝试放皇后
board[row][col] = 'Q';
dfs(board, row + 1);
// 重置
board[row][col] = '.';
}
}
boolean valid(char[][] board, int row , int col){
int rows = board.length;
// 判断列
for (char[] chars : board) if (chars[col] == 'Q') return false;
// 判断右对角
for (int i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < rows; i--, j++) {
if (board[i][j] == 'Q') return false;
}
// 判断左对角
for (int i = row - 1, j = col - 1; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) {
if (board[i][j] == 'Q') return false;
}
return true;
}
}
53. 最大子序和
给定一个整数数组 nums ，找到一个具有最大和的连续子数组（子数组最少包含一个元素），返回其最大和。
示例:
输入: [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出: 6
解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大，为 6。
进阶:
如果你已经实现复杂度为 O(n) 的解法，尝试使用更为精妙的分治法求解。
public int maxSubArray(int[] nums) {
int res = Integer.MIN_VALUE, prev = 0;
for(int i = 0; i < nums.length; i++){
int now = Math.max(prev, 0) + nums[i];
res = Math.max(now, res);
prev = now;
}
return res;
}
54. 螺旋矩阵
给定一个包含 m x n 个元素的矩阵（m 行, n 列），请按照顺时针螺旋顺序，返回矩阵中的所有元素。
示例 1:
输入:
[
[ 1, 2, 3 ],
[ 4, 5, 6 ],
[ 7, 8, 9 ]
]
输出: [1,2,3,6,9,8,7,4,5]
示例 2:
输入:
[
[1, 2, 3, 4],
[5, 6, 7, 8],
[9,10,11,12]
]
输出: [1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7]
解法一
public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
List<Integer> res = new ArrayList<>();
if(matrix == null || matrix.length == 0) return res;
int n = matrix.length, m = matrix[0].length;
boolean[][] st = new boolean[n][m];
int[] dx = {0, 1, 0, -1};
int[] dy = {1, 0, -1, 0};
int x = 0, y = 0, d = 0;
for(int i = 0;i < m * n; i ++){
res.add(matrix[x][y]);
st[x][y] = true;
int a = x + dx[d], b = y + dy[d];
// 转向的条件 1. 越界 2. 走过
if( a < 0 || b < 0|| a>= n || b >= m || st[a][b]) {
d = (d + 1) % 4;
a = x + dx[d]; b = y + dy[d];
}
// 更新下一个点的位置
x = a; y = b;
}
return res;
}
解法二
public List<Integer> spiralOrder(int[][] mat) {
List<Integer> res = new LinkedList<>();
if(mat == null || mat.length == 0) return res;
int m = mat.length, n = mat[0].length;
int l = 0, r = n - 1, t = 0, b = m - 1;
while(l <= r && b >= t){
for(int i = l; i <= r; i ++) res.add(mat[t][i]);
t ++;
for(int i = t; i <= b; i ++) res.add(mat[i][r]);
r --;
for(int i = r; i >= l && t <= b; i --) res.add(mat[b][i]);
b --;
for(int i = b; i >= t && l <= r; i --) res.add(mat[i][l]);
l ++;
}
return res;
}
55. 跳跃游戏
给定一个非负整数数组，你最初位于数组的第一个位置。
数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。
判断你是否能够到达最后一个位置。
示例 1:
输入: [2,3,1,1,4]
输出: true
解释: 我们可以先跳 1 步，从位置 0 到达 位置 1, 然后再从位置 1 跳 3 步到达最后一个位置。
示例 2:
输入: [3,2,1,0,4]
输出: false
解释: 无论怎样，你总会到达索引为 3 的位置。但该位置的最大跳跃长度是 0 ， 所以你永远不可能到达最后一个位置。
public boolean canJump(int[] nums) {
// 能达到的最大下标
int dist = 0;
// 越界或超过能够达到的最大距离跳出循环
for(int i = 0 ; i< nums.length && i <= dist; i++){
dist = Math.max(dist,nums[i]+ i);
}
// 看看是因为什么原因跳出的循环
return dist>= nums.length -1;
}
56. 合并区间
给出一个区间的集合，请合并所有重叠的区间。
示例 1:
输入: intervals = [[1,3],[2,6],[8,10],[15,18]]
输出: [[1,6],[8,10],[15,18]]
解释: 区间 [1,3] 和 [2,6] 重叠, 将它们合并为 [1,6].
示例 2:
输入: intervals = [[1,4],[4,5]]
输出: [[1,5]]
解释: 区间 [1,4] 和 [4,5] 可被视为重叠区间。
注意：输入类型已于2019年4月15日更改。 请重置默认代码定义以获取新方法签名。
提示：
intervals[i][0] <= intervals[i][1]
public int[][] merge(int[][] nums) {
int len = nums.length;
if(len < 2) return nums;
// 按照左端点排序
Arrays.sort(nums, (o1, o2)->(o1[0] - o2[0]));
// 结果集，每次比较之后，加入一个进结果集
List<int[]> res = new ArrayList<>();
// 初始化先加入第一个
res.add(nums[0]);
for(int i = 1; i < len; i ++){
// 后一个
int[] curr = nums[i];
// 前一个
int[] peek = res.get(res.size() - 1);
// 前一个的右端点 > 后一个的左端点 -> 没有交叉 直接加入
if(curr[0] > peek[1]) res.add(curr);
else{
// 否则直接改变前一个的右端点为两者的最大值即可
peek[1] = Math.max(curr[1], peek[1]);
}
}
// list -> array
return res.toArray(new int[res.size()][]);
}
57. 插入区间
给出一个无重叠的 ，按照区间起始端点排序的区间列表。
在列表中插入一个新的区间，你需要确保列表中的区间仍然有序且不重叠（如果有必要的话，可以合并区间）。
示例 1：
输入：intervals = [[1,3],[6,9]], newInterval = [2,5]
输出：[[1,5],[6,9]]
示例 2：
输入：intervals = [[1,2],[3,5],[6,7],[8,10],[12,16]], newInterval = [4,8]
输出：[[1,2],[3,10],[12,16]]
解释：这是因为新的区间 [4,8] 与 [3,5],[6,7],[8,10] 重叠。
注意：输入类型已在 2019 年 4 月 15 日更改。请重置为默认代码定义以获取新的方法签名。
public int[][] insert(int[][] nums, int[] newNum) {
int newStart = newNum[0], newEnd = newNum[1];
int idx = 0, n = nums.length;
LinkedList<int[]> res = new LinkedList<>();
// 将左端点小于newNums左端点的加入res
while(idx < n && newStart > nums[idx][0]) res.add(nums[idx ++]);
int[] temp = new int[2];
// res为空或者 没有交点[最后一个右端点 < newNum的左端点]
if (res.isEmpty() || res.getLast()[1] < newStart) res.add(newNum);
// 更新res最后一个的右断点
else res.getLast()[1] = Math.max(res.getLast()[1], newEnd);
// 处理剩余的
while(idx < n){
// temp就是之后遍历的区间
temp = nums[idx ++];
int start = temp[0], end = temp[1];
// 上一个的右端点小于 下一个的左端点， 没有交集
if (res.getLast()[1] < start) res.add(temp);
else res.getLast()[1] = Math.max(res.getLast()[1], end);
}
return res.toArray(new int[res.size()][]);
}
58. 最后一个单词的长度
给定一个仅包含大小写字母和空格 ' ' 的字符串 s，返回其最后一个单词的长度。如果字符串从左向右滚动显示，那么最后一个单词就是最后出现的单词。
如果不存在最后一个单词，请返回 0 。
说明：一个单词是指仅由字母组成、不包含任何空格字符的 最大子字符串。
示例:
输入: "Hello World"
输出: 5
public int lengthOfLastWord(String s) {
// s (i,j] 仅包含大小写字母和空格
int j = s.length() - 1;
while(j >= 0 && s.charAt(j) == ' ') j --;
int i = j;
while(i >= 0 && s.charAt(i) != ' ') i --;
return j - i;
}
59. 螺旋矩阵 II
给定一个正整数 n，生成一个包含 1 到 n2 所有元素，且元素按顺时针顺序螺旋排列的正方形矩阵。
示例:
输入: 3
输出:
[
[ 1, 2, 3 ],
[ 8, 9, 4 ],
[ 7, 6, 5 ]
]
向量位移
public int[][] generateMatrix(int n) {
int[][] res = new int[n][n];
int[] dx = {0, 1, 0, -1};
int[] dy = {1, 0, -1, 0};
int x = 0, y = 0, d = 0;
for(int i = 1; i <= n * n; i ++){
res[x][y] = i;
int a = x + dx[d], b = y + dy[d];
// 转向的条件 1. 越界 2. 走过
if(a < 0 || b < 0 || a >= n || b >= n || res[a][b] != 0){
d = (d + 1) % 4;
a = x + dx[d]; b = y + dy[d];
}
// 更新下一个点的位置
x = a; y = b;
}
return res;
}
普通模拟
public int[][] generateMatrix(int n) {
// 设定左、右、上、下边界
int l = 0, r = n - 1, t = 0, b = n - 1;
int[][] res = new int[n][n];
int num = 1;
while(num <= n * n){
for(int i = l; i <= r; i++) res[t][i] = num++;
t++;
for(int i = t; i <= b; i++) res[i][r] = num++;
r--;
for(int i = r; i >= l; i--) res[b][i] = num++;
b--;
for(int i = b; i >= t; i--) res[i][l] = num++;
l++;
}
return res;
}
60. 第k个排列
给出集合 [1,2,3,…,*n*]，其所有元素共有 n! 种排列。
按大小顺序列出所有排列情况，并一一标记，当 n = 3 时, 所有排列如下：
"123""132""213""231""312""321"
给定 n 和 k，返回第 k 个排列。
说明：
- 给定 n 的范围是 [1, 9]。
- 给定 k 的范围是[1, n!]。
示例 1:
输入: n = 3, k = 3
输出: "213"
示例 2:
输入: n = 4, k = 9
输出: "2314"
回溯法
class Solution {
boolean[] used; // 记录数字是否用过
int[] factorial; //阶乘数组
int n , k;
public String getPermutation(int n, int k) {
// 初始化操作
this.n = n;
this.k = k;
calculateFactorial(n);
used = new boolean[n + 1];
StringBuilder path = new StringBuilder();
dfs(path, 0);
return path.toString();
}
void dfs(StringBuilder path, int u){
if(u == n) return;
// 还未确定的数字的全排列个数
int cnt = factorial[n - 1 - u];
for(int i = 1; i <= n; i ++){
if(used[i]) continue;
if(cnt < k){
k -= cnt;
continue;
}
path.append(i);
used[i] = true;
dfs(path , u + 1);
// return 后续没有必要再遍历了
return;
}
}
// 计算阶乘数组
void calculateFactorial(int n){
factorial = new int[n + 1];
factorial[0] = 1;
for(int i = 1; i <= n; i++) factorial[i] = factorial[i - 1] * i;
}
}
数学模拟
public class Solution {
public String getPermutation(int n, int k) {
// 注意：相当于在 n 个数字的全排列中找到下标为 k - 1 的那个数，因此 k 先减 1
k --;
int[] factorial = new int[n];
factorial[0] = 1;
// 先算出所有的阶乘值
for (int i = 1; i < n; i++) {
factorial[i] = factorial[i - 1] * i;
}
// 这里使用数组或者链表都行
List<Integer> nums = new LinkedList<>();
for (int i = 1; i <= n; i++) {
nums.add(i);
}
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
// i 表示剩余的数字个数，初始化为 n - 1
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int index = k / factorial[i] ;
stringBuilder.append(nums.remove(index));
k -= index * factorial[i];
}
return stringBuilder.toString();
}
}
作者：liweiwei1419
链接：https://leetcode-cn.com/problems/permutation-sequence/solution/hui-su-jian-zhi-python-dai-ma-java-dai-ma-by-liwei/
来源：力扣（LeetCode）
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