2974.最小数字游戏

目标

你有一个下标从 0 开始、长度为 偶数 的整数数组 nums ,同时还有一个空数组 arr 。Alice 和 Bob 决定玩一个游戏,游戏中每一轮 Alice 和 Bob 都会各自执行一次操作。游戏规则如下:

  • 每一轮,Alice 先从 nums 中移除一个 最小 元素,然后 Bob 执行同样的操作。
  • 接着,Bob 会将移除的元素添加到数组 arr 中,然后 Alice 也执行同样的操作。
  • 游戏持续进行,直到 nums 变为空。

返回结果数组 arr 。

示例 1:

输入:nums = [5,4,2,3]
输出:[3,2,5,4]
解释:第一轮,Alice 先移除 2 ,然后 Bob 移除 3 。然后 Bob 先将 3 添加到 arr 中,接着 Alice 再将 2 添加到 arr 中。于是 arr = [3,2] 。
第二轮开始时,nums = [5,4] 。Alice 先移除 4 ,然后 Bob 移除 5 。接着他们都将元素添加到 arr 中,arr 变为 [3,2,5,4] 。

示例 2:

输入:nums = [2,5]
输出:[5,2]
解释:第一轮,Alice 先移除 2 ,然后 Bob 移除 5 。然后 Bob 先将 5 添加到 arr 中,接着 Alice 再将 2 添加到 arr 中。于是 arr = [5,2] 。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 100
  • 1 <= nums[i] <= 100
  • nums.length % 2 == 0

思路

将数组从小到大排序,两个元素为一组,交换组内的元素。

代码

/**
 * @date 2024-07-12 10:16
 */
public class NumberGame2974 {
    public int[] numberGame(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        int n = nums.length;
        for (int i = 0; i < n; i += 2) {
            int tmp = nums[i];
            nums[i] = nums[i + 1];
            nums[i + 1] = tmp;
        }
        return nums;
    }
}

性能

2970.统计移除递增子数组的数目I

目标

给你一个下标从 0 开始的 正 整数数组 nums 。

如果 nums 的一个子数组满足:移除这个子数组后剩余元素 严格递增 ,那么我们称这个子数组为 移除递增 子数组。比方说,[5, 3, 4, 6, 7] 中的 [3, 4] 是一个移除递增子数组,因为移除该子数组后,[5, 3, 4, 6, 7] 变为 [5, 6, 7] ,是严格递增的。

请你返回 nums 中 移除递增 子数组的总数目。

注意 ,剩余元素为空的数组也视为是递增的。

子数组 指的是一个数组中一段连续的元素序列。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3,4]
输出:10
解释:10 个移除递增子数组分别为:[1], [2], [3], [4], [1,2], [2,3], [3,4], [1,2,3], [2,3,4] 和 [1,2,3,4]。移除任意一个子数组后,剩余元素都是递增的。注意,空数组不是移除递增子数组。

示例 2:

输入:nums = [6,5,7,8]
输出:7
解释:7 个移除递增子数组分别为:[5], [6], [5,7], [6,5], [5,7,8], [6,5,7] 和 [6,5,7,8] 。
nums 中只有这 7 个移除递增子数组。

示例 3:

输入:nums = [8,7,6,6]
输出:3
解释:3 个移除递增子数组分别为:[8,7,6], [7,6,6] 和 [8,7,6,6] 。注意 [8,7] 不是移除递增子数组因为移除 [8,7] 后 nums 变为 [6,6] ,它不是严格递增的。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 50
  • 1 <= nums[i] <= 50

思路

有一个正整数数组,如果移除某些子数组可以使得剩余元素严格递增,则称为移除递增子数组。求移除递增子数组的个数。

显然移除递增子数组 [i, j] 后,前后的子数组严格递增,且 nums[i - 1] < nums[j + 1]。我们的目标是要找到有多少种 i, j 的组合满足条件,假设 i ≤ j

这题的难度和我的预期不一致,作为一道简单题,编码过程也太过复杂了,边界处理以及各种特殊情况太容易出错了。

先考虑暴力求解吧,枚举i, j的组合,遍历其余元素判断是否严格递增。

看了评论,这个数据范围改一下就是一道困难题 2972.统计移除递增子数组的数目II

代码

/**
 * @date 2024-07-10 1:27
 */
public class IncremovableSubarrayCount2970 {

    public int incremovableSubarrayCount(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int res = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            here:
            for (int j = i; j < n; j++) {
                int last = -1;
                for (int k = 0; k < n; k++) {
                    if ((k < i || k > j) && nums[k] > last) {
                        last = nums[k];
                    } else if (k < i || k > j) {
                        continue here;
                    }
                }
                res++;
            }
        }
        return res;
    }

}

性能

O(n^3)

724.寻找数组的中心下标

目标

给你一个整数数组 nums ,请计算数组的 中心下标 。

数组 中心下标 是数组的一个下标,其左侧所有元素相加的和等于右侧所有元素相加的和。

如果中心下标位于数组最左端,那么左侧数之和视为 0 ,因为在下标的左侧不存在元素。这一点对于中心下标位于数组最右端同样适用。

如果数组有多个中心下标,应该返回 最靠近左边 的那一个。如果数组不存在中心下标,返回 -1 。

示例 1:

输入:nums = [1, 7, 3, 6, 5, 6]
输出:3
解释:
中心下标是 3 。
左侧数之和 sum = nums[0] + nums[1] + nums[2] = 1 + 7 + 3 = 11 ,
右侧数之和 sum = nums[4] + nums[5] = 5 + 6 = 11 ,二者相等。

示例 2:

输入:nums = [1, 2, 3]
输出:-1
解释:
数组中不存在满足此条件的中心下标。

示例 3:

输入:nums = [2, 1, -1]
输出:0
解释:
中心下标是 0 。
左侧数之和 sum = 0 ,(下标 0 左侧不存在元素),
右侧数之和 sum = nums[1] + nums[2] = 1 + -1 = 0 。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 10^4
  • -1000 <= nums[i] <= 1000

思路

寻找数组的中心下标,中心下标指左侧元素和等于右侧元素和,如果存在多个中心下标,取左边的那个。例如,[1, -1, 1, 0] 取1。

直接的想法是计算后缀和,然后从前计算累加和与后缀和比较,涉及两个下标 ii + 1 注意防止下标越界并且特殊处理最后一个元素。

官网题解比较清晰,计算数组累加和 sum,循环累加左侧和 lSum,如果 lSum * 2 + nums[i] == sum 表明 i 为中心下标。

代码

/**
 * @date 2024-07-08 0:01
 */
public class PivotIndex724 {

    /**
     * 参考官网题解思路
     */
    public int pivotIndex_v1(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int sum = 0;
        for (int num : nums) {
            sum += num;
        }
        int lSum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (lSum * 2 + nums[i] == sum){
                return i;
            }
            lSum += nums[i];
        }
        return -1;
    }

    public int pivotIndex(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int[] suffix = new int[n];
        suffix[n - 1] = nums[n - 1];
        for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
            suffix[i] = suffix[i + 1] + nums[i];
        }
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if ((i < n - 1 && sum == suffix[i + 1]) || (i == n - 1 && sum == 0)) {
                return i;
            }
            sum += nums[i];
        }
        return -1;
    }
}

性能

官网题解更优

3033.修改矩阵

目标

给你一个下标从 0 开始、大小为 m x n 的整数矩阵 matrix ,新建一个下标从 0 开始、名为 answer 的矩阵。使 answer 与 matrix 相等,接着将其中每个值为 -1 的元素替换为所在列的 最大 元素。

返回矩阵 answer 。

示例 1:

输入:matrix = [[1,2,-1],[4,-1,6],[7,8,9]]
输出:[[1,2,9],[4,8,6],[7,8,9]]
解释:上图显示了发生替换的元素(蓝色区域)。
- 将单元格 [1][1] 中的值替换为列 1 中的最大值 8 。
- 将单元格 [0][2] 中的值替换为列 2 中的最大值 9 。

示例 2:

输入:matrix = [[3,-1],[5,2]]
输出:[[3,2],[5,2]]
解释:上图显示了发生替换的元素(蓝色区域)。

说明:

  • m == matrix.length
  • n == matrix[i].length
  • 2 <= m, n <= 50
  • -1 <= matrix[i][j] <= 100
  • 测试用例中生成的输入满足每列至少包含一个非负整数。

思路

使用矩阵各列的最大值替换该列中值为-1的元素。

先求出各列的最大值,然后替换。

代码

/**
 * @date 2024-07-05 0:26
 */
public class ModifiedMatrix3033 {

    /**
     * 优化到一个循环中,使用局部遍历保存当前列的最大值,
     * 没必要使用数组保存所有列的最大值然后再处理
     */
    public int[][] modifiedMatrix_v1(int[][] matrix) {
        int m = matrix.length;
        int n = matrix[0].length;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int max = 0;
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                max = Math.max(max, matrix[j][i]);
            }
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (matrix[j][i] == -1) {
                    matrix[j][i] = max;
                }
            }
        }
        return matrix;
    }

    public int[][] modifiedMatrix(int[][] matrix) {
        int m = matrix.length;
        int n = matrix[0].length;
        int[] max = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                max[i] = Math.max(max[i], matrix[j][i]);
            }
        }
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (matrix[j][i] == -1) {
                    matrix[j][i] = max[i];
                }
            }
        }
        return matrix;
    }
}

性能

3099.哈沙德数

目标

如果一个整数能够被其各个数位上的数字之和整除,则称之为 哈沙德数(Harshad number)。给你一个整数 x 。如果 x 是 哈沙德数 ,则返回 x 各个数位上的数字之和,否则,返回 -1 。

示例 1:

输入: x = 18
输出: 9
解释: x 各个数位上的数字之和为 9 。18 能被 9 整除。因此 18 是哈沙德数,答案是 9 。

示例 2:

输入: x = 23
输出: -1
解释: x 各个数位上的数字之和为 5 。23 不能被 5 整除。因此 23 不是哈沙德数,答案是 -1 。

说明:

  • 1 <= x <= 100

思路

判断给定的整数x的各位数字之和能否整除x,如果可以返回各位数字之和,否则返回-1。

代码

/**
 * @date 2024-07-03 0:40
 */
public class SumOfTheDigitsOfHarshadNumber3099 {

    public int sumOfTheDigitsOfHarshadNumber(int x) {
        int sum = 0;
        // 容易出错的点是直接对x进行修改,后面求余的时候就错了
        int digit = x;
        while (digit > 0) {
            sum += digit % 10;
            digit /= 10;
        }
        return x % sum == 0 ? sum : -1;
    }
}

性能

2710.移除字符串中的尾随零

目标

给你一个用字符串表示的正整数 num ,请你以字符串形式返回不含尾随零的整数 num 。

示例 1:

输入:num = "51230100"
输出:"512301"
解释:整数 "51230100" 有 2 个尾随零,移除并返回整数 "512301" 。

示例 2:

输入:num = "123"
输出:"123"
解释:整数 "123" 不含尾随零,返回整数 "123" 。

说明:

  • 1 <= num.length <= 1000
  • num 仅由数字 0 到 9 组成
  • num 不含前导零

思路

去掉字符串末尾的0。

代码

/**
 * @date 2024-06-29 21:45
 */
public class RemoveTrailingZeros2710 {

    public String removeTrailingZeros(String num) {
        int n = num.length() - 1;
        while (n >= 0 && num.charAt(n) == '0') {
            n--;
        }
        return num.substring(0, n + 1);
    }
}

性能

LCP61.气温变化趋势

目标

力扣城计划在两地设立「力扣嘉年华」的分会场,气象小组正在分析两地区的气温变化趋势,对于第 i ~ (i+1) 天的气温变化趋势,将根据以下规则判断:

  • 若第 i+1 天的气温 高于 第 i 天,为 上升 趋势
  • 若第 i+1 天的气温 等于 第 i 天,为 平稳 趋势
  • 若第 i+1 天的气温 低于 第 i 天,为 下降 趋势

已知 temperatureA[i] 和 temperatureB[i] 分别表示第 i 天两地区的气温。 组委会希望找到一段天数尽可能多,且两地气温变化趋势相同的时间举办嘉年华活动。请分析并返回两地气温变化趋势相同的最大连续天数。

即最大的 n,使得第 i~i+n 天之间,两地气温变化趋势相同

示例 1:

输入: temperatureA = [21,18,18,18,31] temperatureB = [34,32,16,16,17]
输出:2
解释:如下表所示, 第 2~4 天两地气温变化趋势相同,且持续时间最长,因此返回 4 - 2 = 2
天数 0~1 1~2 2~3 3~4
变化趋势A 下降 平稳 平稳 上升
变化趋势B 下降 下降 平稳 上升

示例 2:

输入: temperatureA = [5,10,16,-6,15,11,3] temperatureB = [16,22,23,23,25,3,-16]
输出:3

说明:

  • 2 <= temperatureA.length == temperatureB.length <= 1000
  • -20 <= temperatureA[i], temperatureB[i] <= 40

思路

简单的计数,容易出错的点是忘记比较最后的cnt。

知识点:

  • 如何比较变化是否相同,使用API Integer.compare 或者 计算 (x > y) - (x < y), boolean 值可以隐式转换成 0 或者 1。最直接的就是判断(a>b && c>d) || (a==b && c==d) || (a<b && c<d)

代码

/**
 * @date 2024-06-21 0:35
 */
public class TemperatureTrendLCP61 {

    public int temperatureTrend_v1(int[] temperatureA, int[] temperatureB) {
        int n = temperatureA.length;
        int res = 0;
        int cnt = 0;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            if (Integer.compare(temperatureA[i], temperatureA[i - 1]) == Integer.compare(temperatureB[i], temperatureB[i - 1])) {
                cnt++;
            } else {
                res = Math.max(res, cnt);
                cnt = 0;
            }
        }
        return Math.max(res, cnt);
    }

}

性能

2748.美丽下标对的数目

目标

给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums 。如果下标对 i、j 满足 0 ≤ i < j < nums.length ,如果 nums[i] 的 第一个数字 和 nums[j] 的 最后一个数字 互质 ,则认为 nums[i] 和 nums[j] 是一组 美丽下标对 。

返回 nums 中 美丽下标对 的总数目。

对于两个整数 x 和 y ,如果不存在大于 1 的整数可以整除它们,则认为 x 和 y 互质 。换而言之,如果 gcd(x, y) == 1 ,则认为 x 和 y 互质,其中 gcd(x, y) 是 x 和 y 的 最大公因数 。

示例 1:

输入:nums = [2,5,1,4]
输出:5
解释:nums 中共有 5 组美丽下标对:
i = 0 和 j = 1 :nums[0] 的第一个数字是 2 ,nums[1] 的最后一个数字是 5 。2 和 5 互质,因此 gcd(2,5) == 1 。
i = 0 和 j = 2 :nums[0] 的第一个数字是 2 ,nums[2] 的最后一个数字是 1 。2 和 5 互质,因此 gcd(2,1) == 1 。
i = 1 和 j = 2 :nums[1] 的第一个数字是 5 ,nums[2] 的最后一个数字是 1 。2 和 5 互质,因此 gcd(5,1) == 1 。
i = 1 和 j = 3 :nums[1] 的第一个数字是 5 ,nums[3] 的最后一个数字是 4 。2 和 5 互质,因此 gcd(5,4) == 1 。
i = 2 和 j = 3 :nums[2] 的第一个数字是 1 ,nums[3] 的最后一个数字是 4 。2 和 5 互质,因此 gcd(1,4) == 1 。
因此,返回 5 。

示例 2:

输入:nums = [11,21,12]
输出:2
解释:共有 2 组美丽下标对:
i = 0 和 j = 1 :nums[0] 的第一个数字是 1 ,nums[1] 的最后一个数字是 1 。gcd(1,1) == 1 。
i = 0 和 j = 2 :nums[0] 的第一个数字是 1 ,nums[2] 的最后一个数字是 2 。gcd(1,2) == 1 。
因此,返回 2 。

说明:

  • 2 <= nums.length <= 100
  • 1 <= nums[i] <= 9999
  • nums[i] % 10 != 0

思路

有一个整数数组,从中任选两个元素,如果下标小的元素的第一个数字与下标大的元素的最后一个数字互质,则称这两个元素为美丽下标对。求数组中美丽下标对的总数。

知识点:

  • 如何获取元素值的第一个数字,while(num>=10){num /=10;}
  • 如何判断互质,欧几里得算法

代码

/**
 * @date 2024-06-20 8:37
 */
public class CountBeautifulPairs2748 {

    /**
     * 优化,将外层循环获取第一个数字,然后依次向后比较
     * 改为记录之前遍历过数字的第一个数(1~9)的出现次数
     * 循环的时候只需遍历1~9 9个数字,取其中出现次数不为0的与当前数的最后一个数判断是否互质
     * 累加出现次数即可
     */
    public int countBeautifulPairs_v1(int[] nums) {
        int res = 0;
        int[] firstDigitsCnt = new int[10];
        for (int num : nums) {
            for (int j = 1; j < 10; j++) {
                if (firstDigitsCnt[j] != 0 && gcd(j, num % 10) == 1) {
                    res += firstDigitsCnt[j];
                }
            }
            while (num >= 10) {
                num /= 10;
            }
            firstDigitsCnt[num]++;
        }
        return res;
    }

    public int gcd(int x, int y) {
        return y == 0 ? x : gcd(y, x % y);
    }

    public int countBeautifulPairs_v2(int[] nums) {
        int res = 0;
        int[] firstDigitsCnt = new int[10];
        int[][] prime = new int[][]{
                {},
                {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9},
                {1, 3, 5, 7, 9},
                {1, 2, 4, 5, 7, 8},
                {1, 3, 5, 7, 9},
                {1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9},
                {1, 5, 7},
                {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9},
                {1, 3, 5, 7, 9},
                {1, 2, 4, 5, 7, 8}
        };
        for (int num : nums) {
            for (int p : prime[num % 10]) {
                res += firstDigitsCnt[p];
            }
            while (num >= 10) {
                num /= 10;
            }
            firstDigitsCnt[num]++;
        }
        return res;
    }
}

性能

最快的算法是预处理1~9对应的互质数组

521.最长特殊序列Ⅰ

目标

给你两个字符串 a 和 b,请返回 这两个字符串中 最长的特殊序列 的长度。如果不存在,则返回 -1 。

「最长特殊序列」 定义如下:该序列为 某字符串独有的最长子序列(即不能是其他字符串的子序列) 。

字符串 s 的子序列是在从 s 中删除任意数量的字符后可以获得的字符串。

  • 例如,"abc" 是 "aebdc" 的子序列,因为删除 "aebdc" 中斜体加粗的字符可以得到 "abc" 。 "aebdc" 的子序列还包括 "aebdc" 、 "aeb" 和 "" (空字符串)。

示例 1:

输入: a = "aba", b = "cdc"
输出: 3
解释: 最长特殊序列可为 "aba" (或 "cdc"),两者均为自身的子序列且不是对方的子序列。

示例 2:

输入:a = "aaa", b = "bbb"
输出:3
解释: 最长特殊序列是 "aaa" 和 "bbb" 。

示例 3:

输入:a = "aaa", b = "aaa"
输出:-1
解释: 字符串 a 的每个子序列也是字符串 b 的每个子序列。同样,字符串 b 的每个子序列也是字符串 a 的子序列。

说明:

  • 1 <= a.length, b.length <= 100
  • a 和 b 由小写英文字母组成

思路

求两个字符串独有子序列的最大长度。很明显,如果二者长度不等则最大独有子序列就是最长字符串长度;如果二者长度相等,则需要看字符串是否相等,如果相等则表明没有独有子序列,返回-1,否则返回字符串长度。

代码

/**
 * @date 2024-06-16 0:07
 */
public class FindLUSlength521 {
    public int findLUSlength(String a, String b) {
        if (a.equals(b)) {
            return -1;
        } else {
            return Math.max(a.length(), b.length());
        }
    }
}

性能

202.快乐数

目标

编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

「快乐数」 定义为:

  • 对于一个正整数,每一次将该数替换为它每个位置上的数字的平方和。
  • 然后重复这个过程直到这个数变为 1,也可能是 无限循环 但始终变不到 1。
  • 如果这个过程 结果为 1,那么这个数就是快乐数。

如果 n 是 快乐数 就返回 true ;不是,则返回 false 。

示例 1:

输入:n = 19
输出:true
解释:
12 + 92 = 82
82 + 22 = 68
62 + 82 = 100
12 + 02 + 02 = 1

示例 2:

输入:n = 2
输出:false

提示:

1 <= n <= 2^31 - 1

思路

难点是如何确定停止条件,我甚至想过记录循环次数如果超过某一个数就返回false。我意识到这可能是一个数学问题,就放弃了。

看了题解才明白,问题看似是开放的,但也是有规律的,关键是如何分析这个问题。

考虑最终可能出现的情况:

  • 最终会得到 1。
  • 最终会进入循环。
  • 值会越来越大,最后接近无穷大。

考虑不同位数数字的最大值,进行一次计算的结果:

位数 最大值 下一个值
1 9 81
2 99 162
3 999 243
4 9999 324
13 9999999999999 81*13=1053

相应位上小于最大值的数字,其下一个值也必定小于最大值的下一个值。

意识到存在循环是很重要的,然后我们可以使用哈希表记录出现过的元素,也可以使用弗洛伊德循环检测算法(Floyd's Cycle-Finding Algorithm)又称为龟兔赛跑算法(Tortoise and Hare Algorithm),注意不是图论中求最短路径的弗洛伊德算法。

// todo 自己实现一下

代码

/**
 * @date 2024-06-15 20:59
 */
public class IsHappy202 {

    /**
     * 快慢指针,也是用来检测链表中是否存在环
     * 快慢如果相遇就说明存在环,否则快的先遇到1
     */
    class Solution_v1 {
        public int getNext(int n) {
            int totalSum = 0;
            while (n > 0) {
                int d = n % 10;
                n = n / 10;
                totalSum += d * d;
            }
            return totalSum;
        }

        public boolean isHappy(int n) {
            int slowRunner = n;
            int fastRunner = getNext(n);
            while (fastRunner != 1 && slowRunner != fastRunner) {
                slowRunner = getNext(slowRunner);
                fastRunner = getNext(getNext(fastRunner));
            }
            return fastRunner == 1;
        }
    }

    /**
     * Set记录每次的数字,如果重复就返回false
     */
    class Solution {
        private int getNext(int n) {
            int totalSum = 0;
            while (n > 0) {
                int d = n % 10;
                n = n / 10;
                totalSum += d * d;
            }
            return totalSum;
        }

        public boolean isHappy(int n) {
            Set<Integer> seen = new HashSet<>();
            while (n != 1 && !seen.contains(n)) {
                seen.add(n);
                n = getNext(n);
            }
            return n == 1;
        }
    }

    /**
     * 实际上只会存在一个循环4→16→37→58→89→145→42→20→4
     */
    private static Set<Integer> cycleMembers =
        new HashSet<>(Arrays.asList(4, 16, 37, 58, 89, 145, 42, 20));

    public int getNext(int n) {
        int totalSum = 0;
        while (n > 0) {
            int d = n % 10;
            n = n / 10;
            totalSum += d * d;
        }
        return totalSum;
    }

    public boolean isHappy(int n) {
        while (n != 1 && !cycleMembers.contains(n)) {
            n = getNext(n);
        }
        return n == 1;
    }

}

性能