3629.通过质数传送到达终点的最少跳跃次数

目标

给你一个长度为 n 的整数数组 nums。

你从下标 0 开始,目标是到达下标 n - 1。

在任何下标 i 处,你可以执行以下操作之一:

  • 移动到相邻格子:跳到下标 i + 1 或 i - 1,如果该下标在边界内。
  • 质数传送:如果 nums[i] 是一个质数 p,你可以立即跳到任何满足 nums[j] % p == 0 的下标 j 处,且下标 j != i 。

返回到达下标 n - 1 所需的 最少 跳跃次数。

质数 是一个大于 1 的自然数,只有两个因子,1 和它本身。

示例 1:

输入: nums = [1,2,4,6]
输出: 2
解释:
一个最优的跳跃序列是:
从下标 i = 0 开始。向相邻下标 1 跳一步。
在下标 i = 1,nums[1] = 2 是一个质数。因此,我们传送到索引 i = 3,因为 nums[3] = 6 可以被 2 整除。
因此,答案是 2。

示例 2:

输入: nums = [2,3,4,7,9]
输出: 2
解释:
一个最优的跳跃序列是:
从下标 i = 0 开始。向相邻下标 i = 1 跳一步。
在下标 i = 1,nums[1] = 3 是一个质数。因此,我们传送到下标 i = 4,因为 nums[4] = 9 可以被 3 整除。
因此,答案是 2。

示例 3:

输入: nums = [4,6,5,8]
输出: 3
解释:
由于无法进行传送,我们通过 0 → 1 → 2 → 3 移动。因此,答案是 3。

说明:

  • 1 <= n == nums.length <= 10^5
  • 1 <= nums[i] <= 10^6

思路

有一个数组 nums,从下标 0 开始移动,目标是到达下标 n - 1。每次移动可以移动到相邻的位置,如果 nums[i] 是质数,可以直接移动到满足 nums[j] % nums[i] == 0 的位置。返回最少移动次数。

枚举 2 ~ MAX,为每一个数记录质因子,得到哈希表 (num,primeFactorList),枚举数组中的元素,获取 primeFactorList,为其中的每一个质数建立一个跳转列表 jumpIndexList,将当前下标加进去。从 0 开始 bfs,记录跳转次数,直到到达下标 n - 1

代码


/**
 * @date 2026-05-08 16:55
 */
public class MinJumps3629 {

    public static final int MAX = 1000000;
    public static Map<Integer, List<Integer>> primeFactorMap = new HashMap<>();

    static {
        primeFactorMap.computeIfAbsent(1, k -> new ArrayList<>());
        for (int i = 2; i <= MAX; i++) {
            if (primeFactorMap.get(i) == null) {
                for (int j = i; j <= MAX; j += i) {
                    primeFactorMap.computeIfAbsent(j, k -> new ArrayList<>()).add(i);
                }
            }
        }
    }

    public int minJumps(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Map<Integer, List<Integer>> jumpIndexList = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            List<Integer> primeFactors = primeFactorMap.get(nums[i]);
            for (Integer prime : primeFactors) {
                jumpIndexList.computeIfAbsent(prime, k -> new ArrayList<>()).add(i);
            }
        }
        boolean[] visited = new boolean[n];
        Deque<Integer> q = new ArrayDeque<>();
        q.offer(0);
        int res = 0;
        here:
        while (!q.isEmpty()) {
            int size = q.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                Integer index = q.poll();
                if (visited[index]) {
                    continue;
                }
                visited[index] = true;
                if (index == n - 1) {
                    break here;
                }
                int next = index + 1;
                int prev = index - 1;
                if (next < n) {
                    q.offer(next);
                }
                if (prev >= 0) {
                    q.offer(prev);
                }
                if (jumpIndexList.get(nums[index]) != null) {
                    q.addAll(jumpIndexList.get(nums[index]));
                    jumpIndexList.get(nums[index]).clear();
                }
            }
            res++;
        }
        return res;
    }

}

性能

48.旋转图像

目标

给定一个 n × n 的二维矩阵 matrix 表示一个图像。请你将图像顺时针旋转 90 度。

你必须在 原地 旋转图像,这意味着你需要直接修改输入的二维矩阵。请不要 使用另一个矩阵来旋转图像。

示例 1:

输入:matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
输出:[[7,4,1],[8,5,2],[9,6,3]]

示例 2:

输入:matrix = [[5,1,9,11],[2,4,8,10],[13,3,6,7],[15,14,12,16]]
输出:[[15,13,2,5],[14,3,4,1],[12,6,8,9],[16,7,10,11]]

说明:

n == matrix.length == matrix[i].length
1 <= n <= 20
-1000 <= matrix[i][j] <= 1000

思路

将 n x n 矩阵顺时针 原地 旋转 90°。

顺时针旋转 90° 的规律:交换行列坐标,将列坐标变为 n - 1 - ?

i, j -> j, n - 1 - i
     -> n - 1 - i, n - 1 - j
     -> n - 1 - j, i,
     -> i, j

代码


/**
 * @date 2025-01-26 22:02
 */
public class Rotate48 {

    public void rotate(int[][] matrix) {
        int n = matrix.length;
        for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
            for (int j = 0; j < (n + 1) / 2; j++) {
                int tmp = matrix[n - 1 - j][i];
                matrix[n - 1 - j][i] = matrix[n - 1 - i][n - 1 - j];
                matrix[n - 1 - i][n - 1 - j] = matrix[j][n - 1 - i];
                matrix[j][n - 1 - i] = matrix[i][j];
                matrix[i][j] = tmp;
            }
        }
    }

}

性能

396.旋转函数

目标

给定一个长度为 n 的整数数组 nums 。

假设 arrk 是数组 nums 顺时针旋转 k 个位置后的数组,我们定义 nums 的 旋转函数 F 为:

  • F(k) = 0 * arrk[0] + 1 * arrk[1] + ... + (n - 1) * arrk[n - 1]

返回 F(0), F(1), ..., F(n-1)中的最大值 。

生成的测试用例让答案符合 32 位 整数。

示例 1:

输入: nums = [4,3,2,6]
输出: 26
解释:
F(0) = (0 * 4) + (1 * 3) + (2 * 2) + (3 * 6) = 0 + 3 + 4 + 18 = 25
F(1) = (0 * 6) + (1 * 4) + (2 * 3) + (3 * 2) = 0 + 4 + 6 + 6 = 16
F(2) = (0 * 2) + (1 * 6) + (2 * 4) + (3 * 3) = 0 + 6 + 8 + 9 = 23
F(3) = (0 * 3) + (1 * 2) + (2 * 6) + (3 * 4) = 0 + 2 + 12 + 12 = 26
所以 F(0), F(1), F(2), F(3) 中的最大值是 F(3) = 26 。

示例 2:

输入: nums = [100]
输出: 0

说明:

  • n == nums.length
  • 1 <= n <= 10^5
  • -100 <= nums[i] <= 100

思路

有一个循环数组 numsarr_k 表示将数组 nums 循环右移 k 之后的数组。定义 F(k) = 0 * arr_k[0] + 1 * arr_k[1] + …… + (n - 1) * arr_k[n - 1],返回 F(0)、F(1)、……、F(n - 1) 的最大值。

F(k) = Σ(i * arr_k[i]),观察发现 F(k + 1) - F(k) = sum - n * arr_k[n - 1],其中 sumnums 所有元素和。从 F(k) -> F(k + 1),除了最后一个元素,所有元素都增加了一个,最后一个元素减少了 n - 1 个。这里前面多加了最后一个元素,所以后面减去 n 个。arr_k 的最后一个元素为 nums[n - k]

代码


/**
 * @date 2026-05-09 13:43
 */
public class MaxRotateFunction396 {

    public int maxRotateFunction(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int f = 0;
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sum += nums[i];
            f += i * nums[i];
        }
        int res = f;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            f += sum - n * nums[n - i];
            res = Math.max(res, f);
        }
        return res;
    }
}

性能

时间复杂度为 O(n)。

2033.获取单值网格的最小操作数

目标

给你一个大小为 m x n 的二维整数网格 grid 和一个整数 x 。每一次操作,你可以对 grid 中的任一元素 加 x 或 减 x 。

单值网格 是全部元素都相等的网格。

返回使网格化为单值网格所需的 最小 操作数。如果不能,返回 -1 。

示例 1:

输入:grid = [[2,4],[6,8]], x = 2
输出:4
解释:可以执行下述操作使所有元素都等于 4 : 
- 2 加 x 一次。
- 6 减 x 一次。
- 8 减 x 两次。
共计 4 次操作。

示例 2:

输入:grid = [[1,5],[2,3]], x = 1
输出:5
解释:可以使所有元素都等于 3 。

示例 3:

输入:grid = [[1,2],[3,4]], x = 2
输出:-1
解释:无法使所有元素相等。

说明:

  • m == grid.length
  • n == grid[i].length
  • 1 <= m, n <= 10^5
  • 1 <= m * n <= 10^5
  • 1 <= x, grid[i][j] <= 10^4

思路

有一个 m x n 矩阵,每次操作可以将矩阵中的任意元素 +x 或者 -x,求使得矩阵所有元素相等所需的最小操作,如果不能返回 -1

所有元素对 x 取模余数相同才有解,因为操作无法改变这个余数,而目标是将元素变成同一个数。

如果有解,可以将共同的余数减去,将每个元素都除以 x,然后令 x = 1,问题变成找到一个值,使得所有元素到这个值的距离之和最小。

这是一个 L1 优化问题,它的解是中位数,可以先排序,再取中间的元素即可。

代码


/**
 * @date 2026-04-28 9:35
 */
public class MinOperations2033 {

    public int minOperations(int[][] grid, int x) {
        int m = grid.length;
        int n = grid[0].length;
        int[] arr = new int[m * n];
        int rem = grid[0][0] % x;
        int k = 0;
        for (int[] row : grid) {
            for (int e : row) {
                if (e % x != rem) {
                    return -1;
                }
                arr[k++] = e / x;
            }
        }
        Arrays.sort(arr);
        int median = arr[arr.length / 2];
        int res = 0;
        for (int num : arr) {
            res += Math.abs(num - median);
        }
        return res;
    }
}

性能

3464.正方形上的点之间的最大距离

目标

给你一个整数 side,表示一个正方形的边长,正方形的四个角分别位于笛卡尔平面的 (0, 0) ,(0, side) ,(side, 0) 和 (side, side) 处。

同时给你一个 正整数 k 和一个二维整数数组 points,其中 points[i] = [xi, yi] 表示一个点在正方形边界上的坐标。

你需要从 points 中选择 k 个元素,使得任意两个点之间的 最小 曼哈顿距离 最大化 。

返回选定的 k 个点之间的 最小 曼哈顿距离的 最大 可能值。

两个点 (xi, yi) 和 (xj, yj) 之间的曼哈顿距离为 |xi - xj| + |yi - yj|。

示例 1:

输入: side = 2, points = [[0,2],[2,0],[2,2],[0,0]], k = 4
输出: 2
解释:
选择所有四个点。

示例 2:

输入: side = 2, points = [[0,0],[1,2],[2,0],[2,2],[2,1]], k = 4
输出: 1
解释:
选择点 (0, 0) ,(2, 0) ,(2, 2) 和 (2, 1)。

示例 3:

输入: side = 2, points = [[0,0],[0,1],[0,2],[1,2],[2,0],[2,2],[2,1]], k = 5
输出: 1
解释:
选择点 (0, 0) ,(0, 1) ,(0, 2) ,(1, 2) 和 (2, 2)。

说明:

  • 1 <= side <= 10^9
  • 4 <= points.length <= min(4 side, 15 10^3)
  • points[i] == [xi, yi]
  • 输入产生方式如下:
    • points[i] 位于正方形的边界上。
    • 所有 points[i] 都 互不相同 。
  • 4 <= k <= min(25, points.length)

思路

代码

性能

3783.整数的镜像距离

目标

给你一个整数 n。

定义它的 镜像距离 为:abs(n - reverse(n)),其中 reverse(n) 表示将 n 的数字反转后形成的整数。

返回表示 n 的镜像距离的整数。

其中,abs(x) 表示 x 的绝对值。

示例 1:

输入: n = 25
输出: 27
解释:
reverse(25) = 52。
因此,答案为 abs(25 - 52) = 27。

示例 2:

输入: n = 10
输出: 9
解释:
reverse(10) = 01,即 1。
因此,答案为 abs(10 - 1) = 9。

示例 3:

输入: n = 7
输出: 0
解释:
reverse(7) = 7。
因此,答案为 abs(7 - 7) = 0。

说明:

  • 1 <= n <= 10^9

思路

反转整数 n 的十进制表示,计算 abs(n - reverse(n))

代码


/**
 * @date 2026-04-18 0:30
 */
public class MirrorDistance3783 {

    public int mirrorDistance(int n) {
        int r = 0;
        int base = 10;
        int t = n;
        while (t > 0) {
            r = r * base + t % 10;
            t /= 10;
        }
        return Math.abs(r - n);
    }
}

性能

1415.长度为n的开心字符串中字典序第k小的字符串

目标

一个 「开心字符串」定义为:

  • 仅包含小写字母 ['a', 'b', 'c'].
  • 对所有在 1 到 s.length - 1 之间的 i ,满足 s[i] != s[i + 1] (字符串的下标从 1 开始)。

比方说,字符串 "abc","ac","b" 和 "abcbabcbcb" 都是开心字符串,但是 "aa","baa" 和 "ababbc" 都不是开心字符串。

给你两个整数 n 和 k ,你需要将长度为 n 的所有开心字符串按字典序排序。

请你返回排序后的第 k 个开心字符串,如果长度为 n 的开心字符串少于 k 个,那么请你返回 空字符串 。

示例 1:

输入:n = 1, k = 3
输出:"c"
解释:列表 ["a", "b", "c"] 包含了所有长度为 1 的开心字符串。按照字典序排序后第三个字符串为 "c" 。

示例 2:

输入:n = 1, k = 4
输出:""
解释:长度为 1 的开心字符串只有 3 个。

示例 3:

输入:n = 3, k = 9
输出:"cab"
解释:长度为 3 的开心字符串总共有 12 个 ["aba", "abc", "aca", "acb", "bab", "bac", "bca", "bcb", "cab", "cac", "cba", "cbc"] 。第 9 个字符串为 "cab"

示例 4:

输入:n = 2, k = 7
输出:""

示例 5:

输入:n = 10, k = 100
输出:"abacbabacb"

说明:

  • 1 <= n <= 10
  • 1 <= k <= 100

思路

使用小写字母 a b c 构造相邻不重复的长度为 n 的字符串,求字典序第 k 小的字符串。

按顺序回溯构造长度为 n 的字符串,直到第 k 个结束返回。

代码


/**
 * @date 2026-03-16 13:55
 */
public class GetHappyString1415 {

    private char[] curChar = new char[]{'a', 'b', 'c'};

    public String getHappyString(int n, int k) {
        List<String> list = new ArrayList<>(k);
        char[] chars = new char[n];
        dfs(n, k, '-', 0, chars, list);
        return list.size() < k ? "" : list.get(k - 1);
    }

    public void dfs(int n, int k, char prev, int l, char[] chars, List<String> list) {
        if (list.size() == k) {
            return;
        }
        if (l == n) {
            list.add(new String(chars));
            return;
        }
        for (char c : curChar) {
            if (c == prev) {
                continue;
            }
            chars[l] = c;
            dfs(n, k, c, l + 1, chars, list);
        }
    }

}

性能

3296.移山所需的最少秒数

目标

给你一个整数 mountainHeight 表示山的高度。

同时给你一个整数数组 workerTimes,表示工人们的工作时间(单位:秒)。

工人们需要 同时 进行工作以 降低 山的高度。对于工人 i :

  • 山的高度降低 x,需要花费 workerTimes[i] + workerTimes[i] 2 + ... + workerTimes[i] x 秒。例如:
    • 山的高度降低 1,需要 workerTimes[i] 秒。
    • 山的高度降低 2,需要 workerTimes[i] + workerTimes[i] * 2 秒,依此类推。

返回一个整数,表示工人们使山的高度降低到 0 所需的 最少 秒数。

示例 1:

输入: mountainHeight = 4, workerTimes = [2,1,1]
输出: 3
解释:
将山的高度降低到 0 的一种方式是:
工人 0 将高度降低 1,花费 workerTimes[0] = 2 秒。
工人 1 将高度降低 2,花费 workerTimes[1] + workerTimes[1] * 2 = 3 秒。
工人 2 将高度降低 1,花费 workerTimes[2] = 1 秒。
因为工人同时工作,所需的最少时间为 max(2, 3, 1) = 3 秒。

示例 2:

输入: mountainHeight = 10, workerTimes = [3,2,2,4]
输出: 12
解释:
工人 0 将高度降低 2,花费 workerTimes[0] + workerTimes[0] * 2 = 9 秒。
工人 1 将高度降低 3,花费 workerTimes[1] + workerTimes[1] * 2 + workerTimes[1] * 3 = 12 秒。
工人 2 将高度降低 3,花费 workerTimes[2] + workerTimes[2] * 2 + workerTimes[2] * 3 = 12 秒。
工人 3 将高度降低 2,花费 workerTimes[3] + workerTimes[3] * 2 = 12 秒。
所需的最少时间为 max(9, 12, 12, 12) = 12 秒。

示例 3:

输入: mountainHeight = 5, workerTimes = [1]
输出: 15
解释:
这个示例中只有一个工人,所以答案是 workerTimes[0] + workerTimes[0] * 2 + workerTimes[0] * 3 + workerTimes[0] * 4 + workerTimes[0] * 5 = 15 秒。

说明:

  • 1 <= mountainHeight <= 10^5
  • 1 <= workerTimes.length <= 10^4
  • 1 <= workerTimes[i] <= 10^6

思路

整数 mountainHeight 表示山的高度,workerTimes[i] 表示工人 i 的时效,工人 i 将山的高度降低 x 所需的时间是 workerTimes[i] + workerTimes[i] * 2 + ... + workerTimes[i] * x,求工人同时工作,将山的高度降为 0 所需要的最少时间。

移山所需的时间是所有工人消耗时间的最大值,最小化这个最大值,可以考虑二分答案。

工人 i 将高度降低 x 所需时间为 workerTimes[i] * (1 + 2 + …… + x) = workerTimes[i] * (1 + x) * x / 2。如果最大时间是 target,解方程可得工人 i 最多将高度降低 (sqrt(1 + (8 * target) / workerTimes[i]) - 1) / 2,只需判断降低的高度是否超过 mountainHeight 即可。

代码


/**
 * @date 2026-03-13 9:42
 */
public class MinNumberOfSeconds3296 {

    public long minNumberOfSeconds(int mountainHeight, int[] workerTimes) {
        int max = 0;
        int n = workerTimes.length;
        for (int wt : workerTimes) {
            max = Math.max(max, wt);
        }
        long p = (mountainHeight - 1) / n + 1;
        long l = 0L, r = max * (1 + p) * p / 2;
        long m = l + (r - l) / 2;
        while (l <= r) {
            if (check(mountainHeight, workerTimes, m)) {
                r = m - 1;
            } else {
                l = m + 1;
            }
            m = l + (r - l) / 2;
        }
        return l;
    }

    public boolean check(int mountainHeight, int[] workerTimes, long target) {
        int total = 0;
        for (int w : workerTimes) {
            total += (int) (Math.sqrt(1 + (8 * target) / w) - 1) / 2;
            if (total >= mountainHeight) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

}

性能

1980.找出不同的二进制字符串

目标

给你一个字符串数组 nums ,该数组由 n 个 互不相同 的二进制字符串组成,且每个字符串长度都是 n 。请你找出并返回一个长度为 n 且 没有出现 在 nums 中的二进制字符串。如果存在多种答案,只需返回 任意一个 即可。

示例 1:

输入:nums = ["01","10"]
输出:"11"
解释:"11" 没有出现在 nums 中。"00" 也是正确答案。

示例 2:

输入:nums = ["00","01"]
输出:"11"
解释:"11" 没有出现在 nums 中。"10" 也是正确答案。

示例 3:

输入:nums = ["111","011","001"]
输出:"101"
解释:"101" 没有出现在 nums 中。"000"、"010"、"100"、"110" 也是正确答案。

说明:

  • n == nums.length
  • 1 <= n <= 16
  • nums[i].length == n
  • nums[i] 为 '0' 或 '1'
  • nums 中的所有字符串 互不相同

思路

n 个长度为 n 的二进制字符串数组,构造一个长度为 n 的字符串,使它与数组中的字符串不同,答案可能有多个返回任一一个即可。

康托对角线,构造字符串的第 i 个位置 与 nums[i] 的第 i 个位置不同,这样可以保证构造出的字符串与数组中的所有字符串都不同。

代码


/**
 * @date 2026-03-09 18:08
 */
public class FindDifferentBinaryString1980 {

    public String findDifferentBinaryString_v1(String[] nums) {
        int n = nums.length;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int c = nums[i].charAt(i) - '0';
            sb.append(c ^ 1);
        }
        return sb.toString();
    }

}

性能

1680.连接连续二进制数字

目标

给你一个整数 n ,请你将 1 到 n 的二进制表示连接起来,并返回连接结果对应的 十进制 数字对 10^9 + 7 取余的结果。

示例 1:

输入:n = 1
输出:1
解释:二进制的 "1" 对应着十进制的 1 。

示例 2:

输入:n = 3
输出:27
解释:二进制下,1,2 和 3 分别对应 "1" ,"10" 和 "11" 。
将它们依次连接,我们得到 "11011" ,对应着十进制的 27 。

示例 3:

输入:n = 12
输出:505379714
解释:连接结果为 "1101110010111011110001001101010111100" 。
对应的十进制数字为 118505380540 。
对 10^9 + 7 取余后,结果为 505379714 。

说明:

  • 1 <= n <= 10^5

思路

拼接 1 ~ n 的二进制表示,将结果对应的十进制数对 10^9 + 7 取模。

遍历 1 ~ n 模拟拼接过程,将之前拼接的数字左移当前数字的 bitLength 并对 mod 取模。拼接 a b c 可以视为 (a * 2^bitLength(b) + b) * 2^bitLength(c) + c,可以先对括号内的运算取模,即 (a << bitLength(b)) + b ) % mod

代码


/**
 * @date 2026-02-28 9:18
 */
public class ConcatenatedBinary1680 {

    public int concatenatedBinary(int n) {
        int mod = 1000000007;
        long res = 0L;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            int bl = 32 - Integer.numberOfLeadingZeros(i);
            res = ((res << bl) + i) % mod;
        }
        return (int) res;
    }

}

性能