67.二进制求和

目标

给你两个二进制字符串 a 和 b ,以二进制字符串的形式返回它们的和。

示例 1:

输入:a = "11", b = "1"
输出:"100"

示例 2:

输入:a = "1010", b = "1011"
输出:"10101"

说明:

  • 1 <= a.length, b.length <= 10^4
  • a 和 b 仅由字符 '0' 或 '1' 组成
  • 字符串如果不是 "0" ,就不含前导零

思路

对二进制字符串求和,将结果以二进制字符串的形式返回。

代码


/**
 * @date 2024-05-25 21:50
 */
public class AddBinary67 {

    public String addBinary_new(String a, String b) {
        int al = a.length();
        int bl = b.length();
        int n = Math.max(a.length(), b.length());
        int i = 1;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        // 进位
        int j = 0;
        while (i <= n) {
            int av = 0;
            // 计算从右侧起第 i 个位置的下标
            int ai = al - i;
            if (ai >= 0) {
                av = a.charAt(ai) - '0';
            }
            int bv = 0;
            int bi = bl - i;
            if (bi >= 0) {
                bv = b.charAt(bi) - '0';
            }
            int sum = av + bv + j;
            if (sum > 1) {
                sb.append(sum - 2);
                j = 1;
            } else {
                sb.append(sum);
                j = 0;
            }
            i++;
        }
        if (j == 1) {
            sb.append(j);
        }
        return sb.reverse().toString();
    }

}

性能

799.香槟塔

目标

我们把玻璃杯摆成金字塔的形状,其中 第一层 有 1 个玻璃杯, 第二层 有 2 个,依次类推到第 100 层,每个玻璃杯将盛有香槟。

从顶层的第一个玻璃杯开始倾倒一些香槟,当顶层的杯子满了,任何溢出的香槟都会立刻等流量的流向左右两侧的玻璃杯。当左右两边的杯子也满了,就会等流量的流向它们左右两边的杯子,依次类推。(当最底层的玻璃杯满了,香槟会流到地板上)

例如,在倾倒一杯香槟后,最顶层的玻璃杯满了。倾倒了两杯香槟后,第二层的两个玻璃杯各自盛放一半的香槟。在倒三杯香槟后,第二层的香槟满了 - 此时总共有三个满的玻璃杯。在倒第四杯后,第三层中间的玻璃杯盛放了一半的香槟,他两边的玻璃杯各自盛放了四分之一的香槟,如下图所示。

现在当倾倒了非负整数杯香槟后,返回第 i 行 j 个玻璃杯所盛放的香槟占玻璃杯容积的比例( i 和 j 都从0开始)。

示例 1:

输入: poured(倾倒香槟总杯数) = 1, query_glass(杯子的位置数) = 1, query_row(行数) = 1
输出: 0.00000
解释: 我们在顶层(下标是(0,0))倒了一杯香槟后,没有溢出,因此所有在顶层以下的玻璃杯都是空的。

示例 2:

输入: poured(倾倒香槟总杯数) = 2, query_glass(杯子的位置数) = 1, query_row(行数) = 1
输出: 0.50000
解释: 我们在顶层(下标是(0,0)倒了两杯香槟后,有一杯量的香槟将从顶层溢出,位于(1,0)的玻璃杯和(1,1)的玻璃杯平分了这一杯香槟,所以每个玻璃杯有一半的香槟。

示例 3:

输入: poured = 100000009, query_row = 33, query_glass = 17
输出: 1.00000

说明:

  • 0 <= poured <= 10^9
  • 0 <= query_glass <= query_row < 100

思路

将玻璃杯摆成金字塔,第一层 1 个杯子,第二层 2 个杯子,依次类推。持续向第一层第一杯倒入 poured 杯香槟,当杯子满了之后,会等流量的流向左右两个玻璃杯,返回 query_row 行(从 0 开始计数),第 query_glass 杯(从 0 开始)中的香槟与容积的比例。

模拟香槟左右的流量即可。第 query_row 行有 query_row + 1 个杯子,初始化流量数组 vol,比如,总共倾倒 poured 杯,如果 vol[0] > 1,多余的流量会从左右两侧流下,vol[1] = (vol[0] - 1)/2vol[0] = (vol[0] - 1)/2,依次类推,直到查询的杯子。

注意由于没有对流量数组分层,需要从后向前遍历才能保证数据更新的正确性。

代码


/**
 * @date 2026-02-25 15:06
 */
public class ChampagneTower799 {

    public double champagneTower(int poured, int query_row, int query_glass) {
        double[] vol = new double[query_row + 1];
        vol[0] = poured;
        for (int i = 0; i < query_row; i++) {
            for (int j = i; j >= 0; j--) {
                if (vol[j] > 1) {
                    vol[j]--;
                    double half = vol[j] / 2.0;
                    vol[j + 1] += half;
                    vol[j] = half;
                } else {
                    vol[j] = 0.0;
                }
            }
        }
        return Math.min(vol[query_glass], 1.0);
    }

}

性能

3714.最长的平衡子串II

目标

给你一个只包含字符 'a'、'b' 和 'c' 的字符串 s。

如果一个 子串 中所有 不同 字符出现的次数都 相同,则称该子串为 平衡 子串。

请返回 s 的 最长平衡子串 的 长度 。

子串 是字符串中连续的、非空 的字符序列。

示例 1:

输入: s = "abbac"
输出: 4
解释:
最长的平衡子串是 "abba",因为不同字符 'a' 和 'b' 都恰好出现了 2 次。

示例 2:

输入: s = "aabcc"
输出: 3
解释:
最长的平衡子串是 "abc",因为不同字符 'a'、'b' 和 'c' 都恰好出现了 1 次。

示例 3:

输入: s = "aba"
输出: 2
解释:
最长的平衡子串之一是 "ab",因为不同字符 'a' 和 'b' 都恰好出现了 1 次。另一个最长的平衡子串是 "ba"。

说明:

  • 1 <= s.length <= 10^5
  • s 仅包含字符 'a'、'b' 和 'c'。

思路

定义平衡子串是字符出现次数相同的字符串,给定一个由 a b c 三种字符组成的字符串,返回最长的平衡子串长度。

// todo

代码

性能

3713.最长的平衡子串I

目标

给你一个由小写英文字母组成的字符串 s。

如果一个 子串 中所有 不同 字符出现的次数都 相同 ,则称该子串为 平衡 子串。

请返回 s 的 最长平衡子串 的 长度 。

子串 是字符串中连续的、非空 的字符序列。

示例 1:

输入: s = "abbac"
输出: 4
解释:
最长的平衡子串是 "abba",因为不同字符 'a' 和 'b' 都恰好出现了 2 次。

示例 2:

输入: s = "zzabccy"
输出: 4
解释:
最长的平衡子串是 "zabc",因为不同字符 'z'、'a'、'b' 和 'c' 都恰好出现了 1 次。

示例 3:

输入: s = "aba"
输出: 2
解释:
最长的平衡子串之一是 "ab",因为不同字符 'a' 和 'b' 都恰好出现了 1 次。另一个最长的平衡子串是 "ba"。

说明:

  • 1 <= s.length <= 1000
  • s 仅由小写英文字母组成。

思路

定义平衡子串是字符出现次数相同的字符串,给定一个由小写英文字母组成的字符串,返回最长的平衡子串长度。

3719.最长平衡子数组I 类似,本题需要保证子串中字母出现的次数都相等,可以统计子串内字母的出现次数并判断是否完全相同。

在遍历的过程中,如何判断出现的字符是否都达到 k 个?字母种类数 * k 应当等于子串长度。

代码


/**
 * @date 2026-02-12 9:19
 */
public class LongestBalanced3713 {

    public int longestBalanced(String s) {
        int n = s.length();
        int res = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Map<Character, Integer> cnt = new HashMap<>();
            here:
            for (int j = i; j < n; j++) {
                char c = s.charAt(j);
                cnt.merge(c, 1, Integer::sum);
                int t = cnt.get(c);
                for (Integer value : cnt.values()) {
                    if (value != t) {
                        continue here;
                    }
                }
                res = Math.max(res, j - i + 1);
            }
        }
        return res;
    }
}

性能

3721.最长平衡子数组II

目标

给你一个整数数组 nums。

如果子数组中 不同偶数 的数量等于 不同奇数 的数量,则称该 子数组 是 平衡的 。

返回 最长 平衡子数组的长度。

子数组 是数组中连续且 非空 的一段元素序列。

示例 1:

输入: nums = [2,5,4,3]
输出: 4
解释:
最长平衡子数组是 [2, 5, 4, 3]。
它有 2 个不同的偶数 [2, 4] 和 2 个不同的奇数 [5, 3]。因此,答案是 4 。

示例 2:

输入: nums = [3,2,2,5,4]
输出: 5
解释:
最长平衡子数组是 [3, 2, 2, 5, 4] 。
它有 2 个不同的偶数 [2, 4] 和 2 个不同的奇数 [3, 5]。因此,答案是 5。

示例 3:

输入: nums = [1,2,3,2]
输出: 3
解释:
最长平衡子数组是 [2, 3, 2]。
它有 1 个不同的偶数 [2] 和 1 个不同的奇数 [3]。因此,答案是 3。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 10^5
  • 1 <= nums[i] <= 10^5

提示:

  • Store the first (or all) occurrences for each value in pos[val].
  • Build a lazy segment tree over start indices l in [0..n-1] that supports range add and can tell if any index has value 0 (keep mn/mx).
  • Use sign = +1 for odd values and sign = -1 for even values.
  • Initialize by adding each value's contribution with update(p, n-1, sign) where p is its current first occurrence.
  • Slide left l: pop pos[nums[l]], let next = next occurrence or n, do update(0, next-1, -sign), then query for any r >= l with value 0 and update ans = max(ans, r-l+1).

思路

// todo

代码

性能

3719.最长平衡子数组I

目标

给你一个整数数组 nums。

如果子数组中 不同偶数 的数量等于 不同奇数 的数量,则称该 子数组 是 平衡的 。

返回 最长 平衡子数组的长度。

子数组 是数组中连续且 非空 的一段元素序列。

示例 1:

输入: nums = [2,5,4,3]
输出: 4
解释:
最长平衡子数组是 [2, 5, 4, 3]。
它有 2 个不同的偶数 [2, 4] 和 2 个不同的奇数 [5, 3]。因此,答案是 4 。

示例 2:

输入: nums = [3,2,2,5,4]
输出: 5
解释:
最长平衡子数组是 [3, 2, 2, 5, 4] 。
它有 2 个不同的偶数 [2, 4] 和 2 个不同的奇数 [3, 5]。因此,答案是 5。

示例 3:

输入: nums = [1,2,3,2]
输出: 3
解释:
最长平衡子数组是 [2, 3, 2]。
它有 1 个不同的偶数 [2] 和 1 个不同的奇数 [3]。因此,答案是 3。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 1500
  • 1 <= nums[i] <= 10^5

思路

定义平衡子数组是 不同奇数元素个数 与 不同偶数元素个数 相等的子数组,求数组 nums 的平衡子数组的最大长度。

暴力解法是枚举所有可能的子数组,判断是否是平衡子数组,即子数组中不相同奇数个数与不相同偶数个数是否相等。

无需针对每一个子数组都重新计数,考虑使用两个哈希表分别记录奇数元素与偶数元素的出现次数,判断哈希表中的 key 的个数是否相等即可。注意针对每一个起点,需要重新初始化哈希表。

代码


/**
 * @date 2026-02-10 9:16
 */
public class LongestBalanced3719 {

    public int longestBalanced(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int res = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Map<Integer, Integer>[] map = new HashMap[2];
            Arrays.setAll(map, x -> new HashMap<>());
            int l = nums[i] % 2;
            map[l].merge(nums[i], 1, Integer::sum);
            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                int r = nums[j] % 2;
                map[r].merge(nums[j], 1, Integer::sum);
                if (map[l].size() == map[l ^ 1].size()) {
                    res = Math.max(res, j - i + 1);
                }
            }
        }
        return res;
    }

}

性能

1382.将二叉搜索树变平衡

目标

给你一棵二叉搜索树,请你返回一棵 平衡后 的二叉搜索树,新生成的树应该与原来的树有着相同的节点值。如果有多种构造方法,请你返回任意一种。

如果一棵二叉搜索树中,每个节点的两棵子树高度差不超过 1 ,我们就称这棵二叉搜索树是 平衡的 。

示例 1:

输入:root = [1,null,2,null,3,null,4,null,null]
输出:[2,1,3,null,null,null,4]
解释:这不是唯一的正确答案,[3,1,4,null,2,null,null] 也是一个可行的构造方案。

示例 2:

输入: root = [2,1,3]
输出: [2,1,3]

说明:

  • 树节点的数目在 [1, 10^4] 范围内。
  • 1 <= Node.val <= 10^5

思路

将给定的二叉搜索树变平衡。

中序遍历二叉搜索树,结果列表有序,从中间重新构建 BST。

代码


/**
 * @date 2026-02-09 8:56
 */
public class BalanceBST1382 {

    public TreeNode balanceBST(TreeNode root) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        dfs(list, root);
        int l = 0, r = list.size() - 1;
        return buildTree(list, l, r);
    }

    public void dfs(List<Integer> nums, TreeNode node) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        dfs(nums, node.left);
        nums.add(node.val);
        dfs(nums, node.right);
    }

    public TreeNode buildTree(List<Integer> nums, int l, int r) {
        if (l == r) {
            return new TreeNode(nums.get(l));
        } else if (l > r) {
            return null;
        }
        int m = l + (r - l) / 2;
        return new TreeNode(nums.get(m), buildTree(nums, l, m - 1), buildTree(nums, m + 1, r));
    }

}

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 * int val;
 * TreeNode left;
 * TreeNode right;
 * TreeNode() {}
 * TreeNode(int val) { this.val = val; }
 * TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 * this.val = val;
 * this.left = left;
 * this.right = right;
 * }
 * }
 */

性能

110.平衡二叉树

目标

给定一个二叉树,判断它是否是 平衡二叉树 。平衡二叉树 是指该树所有节点的左右子树的高度相差不超过 1。

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:true

示例 2:

输入:root = [1,2,2,3,3,null,null,4,4]
输出:false

示例 3:

输入:root = []
输出:true

说明:

  • 树中的节点数在范围 [0, 5000] 内
  • -10^4 <= Node.val <= 10^4

思路

判断给定二叉树是否是平衡二叉树。

dfs 返回子树高度,判断高度差是否超过 1。

代码


/**
 * @date 2026-02-09 11:35
 */
public class IsBalanced110 {

    boolean res = true;

    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        dfs(root);
        return res;
    }

    public int dfs(TreeNode node) {
        if (node == null) {
            return 0;
        }
        int lh = dfs(node.left);
        int rh = dfs(node.right);
        if (Math.abs(lh - rh) > 1) {
            res = false;
        }
        return Math.max(lh, rh) + 1;
    }

}

性能

1653.使字符串平衡的最少删除次数

目标

给你一个字符串 s ,它仅包含字符 'a' 和 'b' 。

你可以删除 s 中任意数目的字符,使得 s 平衡 。当不存在下标对 (i,j) 满足 i < j ,且 s[i] = 'b' 的同时 s[j]= 'a' ,此时认为 s 是 平衡 的。

请你返回使 s 平衡 的 最少 删除次数。

示例 1:

输入:s = "aababbab"
输出:2
解释:你可以选择以下任意一种方案:
下标从 0 开始,删除第 2 和第 6 个字符("aababbab" -> "aaabbb"),
下标从 0 开始,删除第 3 和第 6 个字符("aababbab" -> "aabbbb")。

示例 2:

输入:s = "bbaaaaabb"
输出:2
解释:唯一的最优解是删除最前面两个字符。

说明:

  • 1 <= s.length <= 10^5
  • s[i] 要么是 'a' 要么是 'b'​ 。​

思路

有一个仅包含 a, b 两个字符的字符串 s,如果 a 的左边没有 bb 的右边没有 a 则认为 s 是平衡的。求使得 s 平衡需要删除的最少次数。

可以枚举分割线,分割线左侧的 b 都要删除,右侧的 a 也要删除,取最小值即可。可以使用前后缀分解来解决。

也可也使用动态规划,定义 dp[i] 表示前 i 个字符平衡需要删除的最小次数。

  • ib 时,dp[i] = dp[i - 1]
  • ia 时,dp[i] = min(dp[i - 1] + 1, cntB),其中 cntB 表示 i 前面的 b 的个数

代码


/**
 * @date 2026-02-09 11:31
 */
public class MinimumDeletions1653 {

    public int minimumDeletions(String s) {
        int n = s.length();
        int[] prefixB = new int[n + 1];
        char[] chars = s.toCharArray();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int c = chars[i] - 'a';
            prefixB[i + 1] = prefixB[i] + c;
        }
        int deletedA = 0;
        int res = Integer.MAX_VALUE;
        for (int i = n - 1; i > 0; i--) {
            int c = chars[i] - 'a';
            if (c == 0) {
                res = Math.min(res, prefixB[i] + deletedA);
                deletedA++;
            }
        }
        res = Math.min(res, deletedA);
        return res;
    }

}

性能

3634.使数组平衡的最少移除数目

目标

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k。

如果一个数组的 最大 元素的值 至多 是其 最小 元素的 k 倍,则该数组被称为是 平衡 的。

你可以从 nums 中移除 任意 数量的元素,但不能使其变为 空 数组。

返回为了使剩余数组平衡,需要移除的元素的 最小 数量。

注意:大小为 1 的数组被认为是平衡的,因为其最大值和最小值相等,且条件总是成立。

示例 1:

输入:nums = [2,1,5], k = 2
输出:1
解释:
移除 nums[2] = 5 得到 nums = [2, 1]。
现在 max = 2, min = 1,且 max <= min * k,因为 2 <= 1 * 2。因此,答案是 1。

示例 2:

输入:nums = [1,6,2,9], k = 3
输出:2
解释:
移除 nums[0] = 1 和 nums[3] = 9 得到 nums = [6, 2]。
现在 max = 6, min = 2,且 max <= min * k,因为 6 <= 2 * 3。因此,答案是 2。

示例 3:

输入:nums = [4,6], k = 2
输出:0
解释:
由于 nums 已经平衡,因为 6 <= 4 * 2,所以不需要移除任何元素。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 10^5
  • 1 <= nums[i] <= 10^9
  • 1 <= k <= 10^5

思路

定义平衡数组是 元素最大值 <= k * 元素最小值 的数组。有一个数组 nums,每次操作可以移除一个元素,求使得数组变成平衡数组的最少操作次数。

直接二分查找大于 k * nums[i] 的最小下标 index,删掉的元素是前面 i 个元素(下标 i 其实是第 i + 1 个元素,前面有 i 个),加上 n - 1 - index + 1 个大于 k * nums[i] 的元素。

可以使用滑动窗口,删掉的元素就是总长度减去窗口内的元素,针对每一个 left 将其扩展到最右端,然后移出 left 继续判断。

代码


/**
 * @date 2026-02-06 8:54
 */
public class MinRemoval3634 {

    public int minRemoval(int[] nums, int k) {
        int n = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        int res = n - 1;
        int r = 0;
        for (int l = 0; l < n; l++) {
            while (r < n && (long) nums[l] * k >= nums[r]) {
                r++;
            }
            res = Math.min(res, n - (r - l));
        }
        return res;
    }

}

性能