90.子集II

目标

给你一个整数数组 nums ,其中可能包含重复元素,请你返回该数组所有可能的 子集(幂集)。

解集 不能 包含重复的子集。返回的解集中,子集可以按 任意顺序 排列。

示例 1:

输入:nums = [1,2,2]
输出:[[],[1],[1,2],[1,2,2],[2],[2,2]]

示例 2:

输入:nums = [0]
输出:[[],[0]]

说明:

  • 1 <= nums.length <= 10
  • -10 <= nums[i] <= 10

思路

返回数组不重复的子序列。

枚举子序列可以使用迭代或者回溯。迭代的思路是使用 bitmap 表示对应下标是否在子序列中,如果数组中元素个数为 nbitmap 值为 1 << n。回溯的思路是当前元素选或者不选,或者从当前元素到结尾下一个元素选哪一个。

题目的关键是如何判断收集到的子序列是否重复,这里的重复指组成子序列的元素与个数完全相同。

很容易想到使用序列的字符串来判断是否重复,但是如何处理组成元素相同而顺序不同的情况?可以对原数组排序,这样可以保证相同元素在子序列中的出现位置相同。比如 4, 4, 4, 1, 4,排序后 4 只会出现在 1 的后面,如果子序列中 4 的个数相同,那么子序列字符串也相同,这样就可以去重了。

如果使用回溯,则可以在枚举时直接去重。如果不选择某个元素,那么后面 相同的 元素都不选。这样可以保证相同元素同样的出现次数只枚举一次。

也有网友使用桶排序,回溯时对相同元素枚举取 0 ~ k 个。

代码


/**
 * @date 2025-02-05 9:09
 */
public class SubsetsWithDup90 {

    public List<List<Integer>> subsetsWithDup_v1(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        Set<String> set = new HashSet<>();
        Arrays.sort(nums);
        n = 1 << n;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            List<Integer> subset = new ArrayList<>();
            for (int j = 0; j < nums.length; j++) {
                if (((i >> j) & 1) == 1) {
                    subset.add(nums[j]);
                }
            }
            if (!set.contains(subset.toString())) {
                res.add(subset);
            }
            set.add(subset.toString());
        }
        return res;
    }

    public List<List<Integer>> subsetsWithDup(int[] nums) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(nums);
        List<Integer> subset = new ArrayList<>();
        dfs(0, nums, subset, res);
        return res;
    }

    public void dfs(int index, int[] nums, List<Integer> subset, List<List<Integer>> res) {
        if (index == nums.length) {
            res.add(new ArrayList<>(subset));
            return;
        }
        subset.add(nums[index]);
        dfs(index + 1, nums, subset, res);
        subset.remove(subset.size() - 1);
        index++;
        while (index < nums.length && nums[index] == nums[index - 1]){
            index++;
        }
        dfs(index, nums, subset, res);
    }

}

性能

bitmap 迭代

回溯

922.按奇偶排序数组II

目标

给定一个非负整数数组 nums, nums 中一半整数是 奇数 ,一半整数是 偶数 。

对数组进行排序,以便当 nums[i] 为奇数时,i 也是 奇数 ;当 nums[i] 为偶数时, i 也是 偶数 。

你可以返回 任何满足上述条件的数组作为答案 。

示例 1:

输入:nums = [4,2,5,7]
输出:[4,5,2,7]
解释:[4,7,2,5],[2,5,4,7],[2,7,4,5] 也会被接受。

示例 2:

输入:nums = [2,3]
输出:[2,3]

说明:

  • 2 <= nums.length <= 2 * 10^4
  • nums.length 是偶数
  • nums 中一半是偶数
  • 0 <= nums[i] <= 1000

进阶:可以不使用额外空间解决问题吗?

思路

数组 nums 长度为偶数,其元素一半为偶数,另一半为奇数。调整数组元素的顺序,使得奇数下标中的元素为奇数,偶数下标的元素为偶数。

使用奇偶两个指针,步长为2,找到不满足条件的元素并交换。

代码


/**
 * @date 2025-02-04 19:04
 */
public class SortArrayByParityII922 {

    public int[] sortArrayByParityII(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int even = 0, odd = 1;
        while (even < n && odd < n) {
            while (even < n && nums[even] % 2 == 0) {
                even += 2;
            }
            if (even >= n) {
                break;
            }
            while (odd < n && nums[odd] % 2 == 1) {
                odd += 2;
            }
            int tmp = nums[even];
            nums[even] = nums[odd];
            nums[odd] = tmp;
        }
        return nums;
    }

}

性能

680.验证回文串II

目标

给你一个字符串 s,最多 可以从中删除一个字符。

请你判断 s 是否能成为回文字符串:如果能,返回 true ;否则,返回 false 。

示例 1:

输入:s = "aba"
输出:true

示例 2:

输入:s = "abca"
输出:true
解释:你可以删除字符 'c' 。

示例 3:

输入:s = "abc"
输出:false

说明:

  • 1 <= s.length <= 10^5
  • s 由小写英文字母组成

思路

判断给定字符串是否是回文,如果不是,能否删除任意一个字符使之变成回文。

当不满足回文条件时,分别考虑删掉其中一个字符,判断剩余子串是否是回文即可。

代码


/**
 * @date 2025-02-03 18:24
 */
public class ValidPalindrome680 {

    public boolean validPalindrome(String s) {
        int n = s.length();
        int i = 0;
        for (; i < n / 2; i++) {
            // 找到第一个不满足回文的字符下标
            if (s.charAt(i) != s.charAt(n - 1 - i)) {
                break;
            }
        }
        if (i == n / 2) {
            return true;
        }
        // 尝试删掉左边/右边字符判断剩余字符是否是回文
        boolean res = true;
        for (int j = i; j < n / 2; j++) {
            // 删掉 n - 1 - i,即 n - 2 - j
            if (s.charAt(j) != s.charAt(n - 2 - j)) {
                res = false;
            }
        }
        if (res) {
            return true;
        }
        // 这里是 j <= n /2,例如 abc,i + 1 指向 b
        for (int j = i + 1; j <= n / 2; j++) {
            // 这里是 n - 1 - i, 即 n - j,相当于删除了 i,但是右指针是不变的
            if (s.charAt(j) != s.charAt(n - j)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

}

性能

598.区间加法II

目标

给你一个 m x n 的矩阵 M 和一个操作数组 op 。矩阵初始化时所有的单元格都为 0 。ops[i] = [ai, bi] 意味着当所有的 0 <= x < ai 和 0 <= y < bi 时, M[x][y] 应该加 1。

在 执行完所有操作后 ,计算并返回 矩阵中最大整数的个数 。

示例 1:

输入: m = 3, n = 3,ops = [[2,2],[3,3]]
输出: 4
解释: M 中最大的整数是 2, 而且 M 中有4个值为2的元素。因此返回 4。

示例 2:

输入: m = 3, n = 3, ops = [[2,2],[3,3],[3,3],[3,3],[2,2],[3,3],[3,3],[3,3],[2,2],[3,3],[3,3],[3,3]]
输出: 4

示例 3:

输入: m = 3, n = 3, ops = []
输出: 9

说明:

  • 1 <= m, n <= 4 * 10^4
  • 0 <= ops.length <= 10^4
  • ops[i].length == 2
  • 1 <= ai <= m
  • 1 <= bi <= n

思路

有一个 m x n 矩阵,其所有元素初值为0。另有一个二维数组 ops,每一个操作 ops[i] = [ai, bi] 表示将矩阵中 x ∈ [0, ai], y ∈ [0, bi] 的元素加 1。求执行完所有操作后,矩阵中最大元素的个数。

这其实是一个脑筋急转弯,就是求操作数组中 x 与 y 的最小值,[0, 0][x, y] 的矩阵是所有操作都重合的,所以元素值最大,其个数为 x * y。注意考虑操作为空的情况,这时返回 m * n,所有元素均为 0

代码


/**
 * @author jd95288
 * @date 2025-02-02 1:23
 */
public class MaxCount598 {

    public int maxCount(int m, int n, int[][] ops) {
        int x = m;
        int y = n;
        for (int[] op : ops) {
            x = Math.min(x, op[0]);
            y = Math.min(y, op[1]);
        }
        return x * y;
    }

}

性能

81.搜索旋转排序数组II

目标

已知存在一个按非降序排列的整数数组 nums ,数组中的值不必互不相同。

在传递给函数之前,nums 在预先未知的某个下标 k(0 <= k < nums.length)上进行了 旋转 ,使数组变为 [nums[k], nums[k+1], ..., nums[n-1], nums[0], nums[1], ..., nums[k-1]](下标 从 0 开始 计数)。例如, [0,1,2,4,4,4,5,6,6,7] 在下标 5 处经旋转后可能变为 [4,5,6,6,7,0,1,2,4,4] 。

给你 旋转后 的数组 nums 和一个整数 target ,请你编写一个函数来判断给定的目标值是否存在于数组中。如果 nums 中存在这个目标值 target ,则返回 true ,否则返回 false 。

你必须尽可能减少整个操作步骤。

示例 1:

输入:nums = [2,5,6,0,0,1,2], target = 0
输出:true

示例 2:

输入:nums = [2,5,6,0,0,1,2], target = 3
输出:false

说明:

  • 1 <= nums.length <= 5000
  • -10^4 <= nums[i] <= 10^4
  • 题目数据保证 nums 在预先未知的某个下标上进行了旋转
  • -10^4 <= target <= 10^4

进阶:

此题与 33.搜索旋转排序数组 相似,但本题中的 nums 可能包含 重复 元素。这会影响到程序的时间复杂度吗?会有怎样的影响,为什么?

思路

有序数组 划分为两个子数组,交换子数组的顺序得到旋转数组 nums,判断旋转数组中是否存在 target

根据题意可知,原来的有序数组被划分成两部分,第一部分的所有元素均大于 等于 第二部分的所有元素。

此题与 33.搜索旋转排序数组 相似,但本题中的 nums 可能包含 重复 元素。如果当前元素恰好与切点的元素值相同,那么我们无法判断该搜索哪一部分。

例如,如果当前元素值大于 target,但是恰好与第一个元素相同:

  • 如果当前元素就是位于第一部分,那么我们应该将 left 右移,以便到达第二部分搜索。
  • 如果当前元素已经位于第二部分,那么我们应该将 right 左移,以便找到更小的target。

最简单的处理方法是缩小右边界,因为这种情况只会出现在切点刚好在连续相同元素中间,这时最左侧的元素一定与最右侧的元素相同,我们可以提前将 right 移到第一个与 left 不同的位置。这样当前元素属于哪一部分就确定了,不会影响判断。

代码


/**
 * @date 2025-02-01 14:33
 */
public class Search81 {

    public boolean search(int[] nums, int target) {
        int n = nums.length;
        int left = 0, right = n - 1;
        while (right > 0 && nums[left] == nums[right]) {
            right--;
        }
        int mid = left + (right - left) / 2;
        while (left <= right) {
            if (check(nums[mid], nums[0], target)) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
            mid = left + (right - left) / 2;
        }
        if (left >= 0 && left < n) {
            return nums[left] == target;
        }
        return false;
    }

    public boolean check(int midValue, int firstValue, int target) {
        if (target < firstValue) {
            if (midValue >= firstValue) {
                return true;
            } else {
                return midValue < target;
            }
        } else {
            if (midValue >= firstValue) {
                return midValue < target;
            } else {
                return false;
            }
        }
    }

}

性能

541.反转字符串II

目标

给定一个字符串 s 和一个整数 k,从字符串开头算起,每计数至 2k 个字符,就反转这 2k 字符中的前 k 个字符。

  • 如果剩余字符少于 k 个,则将剩余字符全部反转。
  • 如果剩余字符小于 2k 但大于或等于 k 个,则反转前 k 个字符,其余字符保持原样。

示例 1:

输入:s = "abcdefg", k = 2
输出:"bacdfeg"

示例 2:

输入:s = "abcd", k = 2
输出:"bacd"

说明:

  • 1 <= s.length <= 10^4
  • s 仅由小写英文组成
  • 1 <= k <= 10^4

思路

将字符串从左至右划分为若干个长度为 2 * k 的子串,将每个子串的前 k 个字符反转,返回反转后的子串拼接成的字符串(保持子串之间的顺序不变)。

代码


/**
 * @date 2025-01-31 14:45
 */
public class ReverseStr541 {

    public String reverseStr(String s, int k) {
        char[] chars = s.toCharArray();
        int k2 = 2 * k;
        int n = chars.length;
        for (int i = 0; i < n; i += k2) {
            int end = Math.min(i + k, n) - 1;
            reverse(chars, i, end);
        }
        return new String(chars);
    }

    private void reverse(char[] chars, int i, int end) {
        for (int j = i; j < end; j++) {
            char tmp = chars[j];
            chars[j] = chars[end];
            chars[end--] = tmp;
        }
    }

}

性能

350.两个数组的交集II

目标

给你两个整数数组 nums1 和 nums2,请你以数组形式返回两数组的交集。返回结果中每个元素出现的次数,应与元素在两个数组中都出现的次数一致(如果出现次数不一致,则考虑取较小值)。可以不考虑输出结果的顺序。

示例 1:

输入:nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2]
输出:[2,2]

示例 2:

输入:nums1 = [4,9,5], nums2 = [9,4,9,8,4]
输出:[4,9]

说明:

  • 1 <= nums1.length, nums2.length <= 1000
  • 0 <= nums1[i], nums2[i] <= 1000

进阶:

  • 如果给定的数组已经排好序呢?你将如何优化你的算法?
  • 如果 nums1 的大小比 nums2 小,哪种方法更优?
  • 如果 nums2 的元素存储在磁盘上,内存是有限的,并且你不能一次加载所有的元素到内存中,你该怎么办?

思路

求两个数组 nums1nums2 的交集(不考虑元素顺序),比如 a b c be b d 的交集为 b

使用哈希表对数组 nums1 的元素值计数,遍历 nums2 获取对应元素在 nums1 中的数量,如果大于0,将元素加入列表,并将数量减一。

如果已经排好序可以直接使用双指针,每次比较移动元素值小的指针。

交集的最大元素不会超过两个数组长度的最小值,因此初始化时可以取长度较小的数组进行计数。

如果 nums2 存储在磁盘上,根据上面的讨论,我们对 nums1 计数,每次从磁盘读取一部分数据进行判断即可。

代码


/**
 * @date 2025-01-30 21:37
 */
public class Intersect350 {

    public int[] intersect_v2(int[] nums1, int[] nums2) {
        if (nums1.length > nums2.length) {
            intersect_v2(nums2, nums1);
        }
        Arrays.sort(nums1);
        Arrays.sort(nums2);
        int[] res = new int[nums1.length];
        int j = 0;
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < nums2.length && j < nums1.length; i++) {
            while (j < nums1.length && nums2[i] > nums1[j]) {
                j++;
            }
            if (j == nums1.length) {
                break;
            }
            if (nums2[i] == nums1[j]) {
                res[index++] = nums1[j];
                j++;
            }
        }

        return Arrays.copyOfRange(res, 0, index);
    }

    public int[] intersect_v1(int[] nums1, int[] nums2) {
        Map<Integer, Integer> cnt = new HashMap<>();
        for (int i : nums1) {
            cnt.merge(i, 1, Integer::sum);
        }
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i : nums2) {
            int value = cnt.getOrDefault(i, 0) - 1;
            if (value >= 0) {
                list.add(i);
                cnt.put(i, value);
            }
        }
        return list.stream().mapToInt(i -> i).toArray();
    }

}

性能

219.存在重复元素II

目标

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,判断数组中是否存在两个 不同的索引 i 和 j ,满足 nums[i] == nums[j] 且 abs(i - j) <= k 。如果存在,返回 true ;否则,返回 false 。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3,1], k = 3
输出:true

示例 2:

输入:nums = [1,0,1,1], k = 1
输出:true

示例 3:

输入:nums = [1,2,3,1,2,3], k = 2
输出:false

说明:

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

思路

判断下标距离小于等于 k 的窗口内是否存在重复元素,窗口内的元素个数为 k + 1

代码


/**
 * @date 2024-07-04 22:36
 */
public class ContainsNearbyDuplicate219 {

    public boolean containsNearbyDuplicate(int[] nums, int k) {
        int n = nums.length;
        Set<Integer> set = new HashSet<>(k);
        int left = 0;
        for (int right = 0; right < n; right++) {
            if (!set.add(nums[right])) {
                return true;
            }
            if (right - left == k) {
                set.remove(nums[left++]);
            }
        }
        return false;
    }

}

性能

119.杨辉三角II

目标

给定一个非负索引 rowIndex,返回「杨辉三角」的第 rowIndex 行。

在「杨辉三角」中,每个数是它左上方和右上方的数的和。

示例 1:

输入: rowIndex = 3
输出: [1,3,3,1]

示例 2:

输入: rowIndex = 0
输出: [1]

示例 3:

输入: rowIndex = 1
输出: [1,1]

说明:

  • 0 <= rowIndex <= 33

进阶:

你可以优化你的算法到 O(rowIndex) 空间复杂度吗?

思路

返回杨辉三角第 rowIndex 行的元素。

代码


/**
 * @date 2025-01-28 1:06
 */
public class GetRow119 {

    public List<Integer> getRow(int rowIndex) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        res.add(1);
        if (rowIndex == 0) {
            return res;
        }
        for (int i = 1; i <= rowIndex; i++) {
            int prev = res.get(0);
            for (int j = 1; j < res.size(); j++) {
                int cur = prev + res.get(j);
                prev = res.get(j);
                res.set(j, cur);
            }
            res.add(1);
        }
        return res;
    }

}

性能

45.跳跃游戏II

目标

给定一个长度为 n 的 0 索引整数数组 nums。初始位置为 nums[0]。

每个元素 nums[i] 表示从索引 i 向后跳转的最大长度。换句话说,如果你在 nums[i] 处,你可以跳转到任意 nums[i + j] 处:

  • 0 <= j <= nums[i]
  • i + j < n

返回到达 nums[n - 1] 的最小跳跃次数。生成的测试用例可以到达 nums[n - 1]。

示例 1:

输入: nums = [2,3,1,1,4]
输出: 2
解释: 跳到最后一个位置的最小跳跃数是 2。
     从下标为 0 跳到下标为 1 的位置,跳 1 步,然后跳 3 步到达数组的最后一个位置。

示例 2:

输入: nums = [2,3,0,1,4]
输出: 2

说明:

  • 1 <= nums.length <= 10^4
  • 0 <= nums[i] <= 1000
  • 题目保证可以到达 nums[n-1]

思路

数组 nums 的元素表示可以向后跳跃的最大长度,求从 0 跳到 n - 1 所需的最小跳跃次数。

定义 dp[i] 表示到达下标 i 所需的最小跳跃次数,状态转移方程为 dp[i + k] = min(dp[i] + 1),其中 k ∈ [1, nums[i]]

代码


/**
 * @date 2024-03-07 17:14
 */
public class CanJumpII45 {

    public int jump(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int[] dp = new int[n];
        Arrays.fill(dp, 0x3f3f3f);
        dp[0] = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = i + 1; j < n && j <= i + nums[i]; j++) {
                dp[j] = Math.min(dp[j], dp[i] + 1);
            }
        }
        return dp[n - 1];
    }

}

性能