要头发干嘛

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03. 数组中重复的数字

找出数组中重复的数字。

在一个长度为 n 的数组 nums 里的所有数字都在 0~n-1 的范围内。数组中某些数字是重复的,但不知道有几个数字重复了,也不知道每个数字重复了几次。请找出数组中任意一个重复的数字。

示例 1:

输入:
[2, 3, 1, 0, 2, 5, 3]
输出:2 或 3 

限制:

2 <= n <= 100000

代码:

class Solution {
public:
    int findRepeatNumber(vector<int>& nums) {
        pair<set<int>::iterator, bool> retpair;
        set<int> set;
        for(int num: nums) {
            retpair = set.insert(num);
            if(retpair.second == false)
                return num;
        }
        return -1;
    }
};
class Solution {
public:
    int findRepeatNumber(vector<int>& nums) {
        int i = 0;
        while(i < nums.size()) {
            if(nums[i] == i) {
                ++i;
                continue;
            }
            if(nums[nums[i]] == nums[i])
                return nums[i];
            swap(nums[i], nums[nums[i]]);
        }
        return -1;
    }
};

04. 二维数组中的查找

在一个 n * m 的二维数组中,每一行都按照从左到右递增的顺序排序,每一列都按照从上到下递增的顺序排序。请完成一个高效的函数,输入这样的一个二维数组和一个整数,判断数组中是否含有该整数。

示例:

现有矩阵 matrix 如下:

[
  [1,   4,  7, 11, 15],
  [2,   5,  8, 12, 19],
  [3,   6,  9, 16, 22],
  [10, 13, 14, 17, 24],
  [18, 21, 23, 26, 30]
]
给定 target = 5,返回 true。

给定 target = 20,返回 false。

限制:

0 <= n <= 1000

0 <= m <= 1000

代码:

class Solution {
public:
    bool findNumberIn2DArray(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        int i = matrix.size() - 1;
        int j = 0;
        while(i >= 0 && j < matrix[0].size()) {
            if (matrix[i][j] > target) i--;
            else if (matrix[i][j] < target) j++;
            else return true;
        }
        return false;
    }
};

05. 替换空格

请实现一个函数,把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

示例 1:

输入:s = "We are happy."
输出:"We%20are%20happy."

限制:

0 <= s 的长度 <= 10000

代码:

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        int len = s.size();
        int cnt = 0;
        // 获取空格数
        for(char c: s) {
            if (c == ' ')
            cnt++;
        }
        // 修改s长度
        s.resize(len + 2 * cnt);
        // 指向原字符串尾部
        int i = len - 1;
        // 指向新字符串尾部
        int j = s.size() - 1;
        for(; i < j; i--, j--) {
            if(s[i] != ' ')
                s[j] = s[i];
            else {
                s[j - 2] = '%';
                s[j - 1] = '2';
                s[j] = '0';
                j -= 2;
            }
        }
        return s;
    }
};
class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        int pos = s.find(" ");
        while (pos != -1) {
            // 将字符串中以某个位置开始的指定长度替换为目前字符串
            s = s.replace(pos, 1, "%20");
            pos = s.find(" ");
        }
        return s;
    }
};

06. 从尾到头打印链表

输入一个链表的头节点,从尾到头反过来返回每个节点的值(用数组返回)。

示例 1:

输入:head = [1,3,2]
输出:[2,3,1]

限制:

0 <= 链表长度 <= 10000

代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> reversePrint(ListNode* head) {
        ListNode* p = head;
        vector<int> arr;
        while (NULL != p) {
            arr.push_back(p->val);
            p = p->next;
        }
        reverse(arr.begin(), arr.end());
        return arr;
    }
};

07. 重建二叉树

输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果,请重建该二叉树。假设输入的前序遍历和中序遍历的结果中都不含重复的数字。

例如,给出

前序遍历 preorder = [3,9,20,15,7]
中序遍历 inorder = [9,3,15,20,7]

返回如下的二叉树:

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

限制:

0 <= 节点个数 <= 5000

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
    int index = 0;
public:
    TreeNode* buildTree(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder) {
        TreeNode* head = nullptr;
        int left = 0;
        int right = inorder.size();
        head = reBuild(preorder, inorder, left, right);
        return head;
    }

    TreeNode* reBuild(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder, int left, int right) {
        if(index == preorder.size() || left == right)
            return nullptr;
        TreeNode* head = nullptr;
        for(int i = left; i < right; i++) {
            // 寻找根节点
            if(preorder[index] == inorder[i]) {
                head = new TreeNode(preorder[index]);
                // 前序遍历中index后移
                index++;
                head->left = reBuild(preorder, inorder, left, i);
                head->right = reBuild(preorder, inorder, i + 1, right);
                break;
            }  
        }
        return head;
    }
};

09. 用两个栈实现队列

用两个栈实现一个队列。队列的声明如下,请实现它的两个函数 appendTaildeleteHead ,分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素,deleteHead 操作返回 -1 )

示例 1:

输入:
["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[3],[],[]]
输出:[null,null,3,-1]
示例 2:

输入:

["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[],[5],[2],[],[]]
输出:[null,-1,null,null,5,2]

提示:

1 <= values <= 10000
最多会对 appendTail、deleteHead 进行 10000 次调用

代码:

class CQueue {
    stack<int> stack1, stack2;
public:
    CQueue() {

    }
    
    void appendTail(int value) {
        stack1.push(value);
    }
    
    int deleteHead() {
        if(stack2.empty()) {
            while(!stack1.empty()) {
                stack2.push(stack1.top());
                stack1.pop();
            }
        }
        if(stack2.empty()) {
            return -1;
        }else {
            int delVal = stack2.top();
            stack2.pop();
            return delVal;
        }
    }
};

/**
 * Your CQueue object will be instantiated and called as such:
 * CQueue* obj = new CQueue();
 * obj->appendTail(value);
 * int param_2 = obj->deleteHead();
 */

10- I. 斐波那契数列

写一个函数,输入 n ,求斐波那契(Fibonacci)数列的第 n 项(即 F(N))。斐波那契数列的定义如下:

F(0) = 0,   F(1) = 1
F(N) = F(N - 1) + F(N - 2), 其中 N > 1.

斐波那契数列由 0 和 1 开始,之后的斐波那契数就是由之前的两数相加而得出。

答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。

示例 1:

输入:n = 2
输出:1

示例 2:

输入:n = 5
输出:5

提示:

0 <= n <= 100

代码:

class Solution {
public:
    int fib(int n) {
        int a = 0, b = 1, sum = 0;
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            sum = (a + b) % 1000000007;
            a = b;
            b = sum;
        }
        return a;
    }
};

思路:

循环求余法:

大数越界: 随着 $n$ 增大, $f(n)$ 会超过 Int32 甚至 Int64 的取值范围,导致最终的返回值错误。

  • 求余运算规则: 设正整数 $x, y, p$ 求余符号为 $\odot$ ,则有 $(x + y) \odot p = (x \odot p + y \odot p) \odot p$ 。
  • 解析: 根据以上规则,可推出 $f(n) \odot p = [f(n-1) \odot p + f(n-2) \odot p] \odot p$ ,从而可以在循环过程中每次计算 $sum = (a + b) \odot 1000000007$ ,此操作与最终返回前取余等价。

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/fei-bo-na-qi-shu-lie-lcof/solution/mian-shi-ti-10-i-fei-bo-na-qi-shu-lie-dong-tai-gui/

10- II. 青蛙跳台阶问题

一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级台阶。求该青蛙跳上一个 n 级的台阶总共有多少种跳法。

答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。

示例 1:

输入:n = 2
输出:2

示例 2:

输入:n = 7
输出:21

示例 3:

输入:n = 0
输出:1

提示:

0 <= n <= 100

代码:

class Solution {
public:
    int numWays(int n) {
        n = n + 1;
        int a = 0, b = 1, sum = 0;
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            sum = (a + b) % 1000000007;
            a = b;
            b = sum;
        }
        return a;
    }
};

11. 旋转数组的最小数字

把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。输入一个递增排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。例如,数组 [3,4,5,1,2] 为 [1,2,3,4,5] 的一个旋转,该数组的最小值为1。  

示例 1:

输入:[3,4,5,1,2]
输出:1

示例 2:

输入:[2,2,2,0,1]
输出:0

代码:

class Solution {
public:
    int minArray(vector<int>& numbers) {
        // 指向数组的两端
        int i = 0;
        int j = numbers.size() - 1;
        while(i < j) {
            int m = (i + j) / 2;
            // 旋转点在右边
            if(numbers[m] > numbers[j])
                i = m + 1;
            // 旋转点在左边
            else if(numbers[m] < numbers[j])
                j = m;
            // 无法判断,缩小范围
            else
                j--;
        }
        // 返回旋转点的值
        return numbers[i];
    }
};

思路:

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/xuan-zhuan-shu-zu-de-zui-xiao-shu-zi-lcof/solution/mian-shi-ti-11-xuan-zhuan-shu-zu-de-zui-xiao-shu-3/

12. 矩阵中的路径

请设计一个函数,用来判断在一个矩阵中是否存在一条包含某字符串所有字符的路径。路径可以从矩阵中的任意一格开始,每一步可以在矩阵中向左、右、上、下移动一格。如果一条路径经过了矩阵的某一格,那么该路径不能再次进入该格子。例如,在下面的3×4的矩阵中包含一条字符串“bfce”的路径(路径中的字母用加粗标出)。

[["a","b","c","e"],
["s","f","c","s"],
["a","d","e","e"]]

但矩阵中不包含字符串“abfb”的路径,因为字符串的第一个字符b占据了矩阵中的第一行第二个格子之后,路径不能再次进入这个格子。

示例 1:

输入:board = [["A","B","C","E"],["S","F","C","S"],["A","D","E","E"]], word = "ABCCED"
输出:true

示例 2:

输入:board = [["a","b"],["c","d"]], word = "abcd"
输出:false

提示:

1 <= board.length <= 200
1 <= board[i].length <= 200

代码:

class Solution {
public:
    bool exist(vector<vector<char>>& board, string word) {
        rows = board.size();
        cols = board[0].size();
        for(int i = 0; i < rows; i++) {
            for(int j = 0; j < cols; j++) {
                if(dfs(board, word, i, j, 0))
                    return true;
            }
        }
        return false;
    }

private:
    int rows, cols;
    bool dfs(vector<vector<char>>& board, string word, int i, int j, int k) {
        // k: 当前目标字符在word中的索引
        // 终止条件
        if(i >= rows || i < 0 || j >= cols || j < 0 || board[i][j] != word[k])
            return false;
        if(k == word.size() - 1)
            return true;
        // 标记矩阵已访问
        board[i][j] = '\0';
        bool res = dfs(board, word, i + 1, j, k + 1) ||
                   dfs(board, word, i - 1, j, k + 1) ||
                   dfs(board, word, i, j + 1, k + 1) ||
                   dfs(board, word, i, j - 1, k + 1);
        // 还原矩阵
        board[i][j] = word[k];
        return res;
    }
};

思路:

  • 深度优先搜索: 可以理解为暴力法遍历矩阵中所有字符串可能性。DFS 通过递归,先朝一个方向搜到底,再回溯至上个节点,沿另一个方向搜索,以此类推。
  • 剪枝: 在搜索中,遇到这条路不可能和目标字符串匹配成功的情况(例如:此矩阵元素和目标字符不同、此元素已被访问),则应立即返回,称之为可行性剪枝

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/ju-zhen-zhong-de-lu-jing-lcof/solution/mian-shi-ti-12-ju-zhen-zhong-de-lu-jing-shen-du-yo/

13. 机器人的运动范围

地上有一个m行n列的方格,从坐标 [0,0] 到坐标 [m-1,n-1] 。一个机器人从坐标 [0, 0] 的格子开始移动,它每次可以向左、右、上、下移动一格(不能移动到方格外),也不能进入行坐标和列坐标的数位之和大于k的格子。例如,当k为18时,机器人能够进入方格 [35, 37] ,因为3+5+3+7=18。但它不能进入方格 [35, 38],因为3+5+3+8=19。请问该机器人能够到达多少个格子?

示例 1:

输入:m = 2, n = 3, k = 1
输出:3

示例 2:

输入:m = 3, n = 1, k = 0
输出:1

提示:

1 <= n,m <= 100
0 <= k <= 20

代码:
DFS

class Solution {
public:
    int movingCount(int m, int n, int k) {
        vector<vector<bool>> visited(m, vector<bool>(n, 0));
        return dfs(0, 0, 0, 0, visited, m, n, k);
    }

private:
    int dfs(int i, int j, int si, int sj, vector<vector<bool>> &visited, int m, int n, int k) {
        if(i >= m || j >= n || k < si + sj || visited[i][j])
            return false;
        visited[i][j] = true;
        return 1 + dfs(i + 1, j, (i + 1) % 10 != 0? si + 1: si - 8, sj, visited, m, n, k) + 
                   dfs(i, j + 1, si, (j + 1) % 10 != 0? sj + 1: sj - 8, visited, m, n, k);
    }
};

BFS

class Solution {
public:
    int movingCount(int m, int n, int k) {
        vector<vector<bool>> visited(m, vector<bool>(n, 0));
        int res = 0;
        queue<vector<int>> que;
        que.push({0, 0, 0, 0});
        while(que.size() > 0) {
            vector<int> x = que.front();
            que.pop();
            int i = x[0], j = x[1], si = x[2], sj = x[3];
            if(i >= m || j >= n || k < si + sj || visited[i][j])
                continue;
            visited[i][j] = true;
            res++;
            que.push({i + 1, j, (i + 1) % 10 != 0? si + 1: si - 8, sj});
            que.push({i, j + 1, si, (j + 1) % 10 != 0? sj + 1: sj - 8});
        }
        return res;
    }
};

思路:

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/ji-qi-ren-de-yun-dong-fan-wei-lcof/solution/mian-shi-ti-13-ji-qi-ren-de-yun-dong-fan-wei-dfs-b/

14- I. 剪绳子

给你一根长度为 n 的绳子,请把绳子剪成整数长度的 m 段(m、n都是整数,n>1并且m>1),每段绳子的长度记为 k[0],k[1]...k[m-1] 。请问 k[0]*k[1]*...*k[m-1] 可能的最大乘积是多少?例如,当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到的最大乘积是18。

示例 1:

输入: 2
输出: 1
解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1

示例 2:

输入: 10
输出: 36
解释: 10 = 3 + 3 + 4, 3 × 3 × 4 = 36

提示:

2 <= n <= 58

代码:

class Solution {
public:
    int cuttingRope(int n) {
        if(n <= 3)
            return n - 1;
        int a = n / 3;
        int b = n % 3;
        if(b == 0)
            return pow(3, a);
        if(b == 1)
            return pow(3, a - 1) * 4;
        return pow(3, a) * 2;
    }
};

思路:
数学证明方法。

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/jian-sheng-zi-lcof/solution/mian-shi-ti-14-i-jian-sheng-zi-tan-xin-si-xiang-by/

14- II. 剪绳子 II

给你一根长度为 n 的绳子,请把绳子剪成整数长度的 m 段(m、n都是整数,n>1并且m>1),每段绳子的长度记为 k[0],k[1]...k[m - 1] 。请问 k[0]*k[1]*...*k[m - 1] 可能的最大乘积是多少?例如,当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到的最大乘积是18。

答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。

示例 1:

输入: 2
输出: 1
解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1

示例 2:

输入: 10
输出: 36
解释: 10 = 3 + 3 + 4, 3 × 3 × 4 = 36

提示:

2 <= n <= 1000

代码:

class Solution {
public:
    int cuttingRope(int n) {
        if(n <= 3)  return n - 1;
        int b = n % 3, p = 1000000007;
        long rem = 1, x = 3;
        for(int a = n / 3 - 1; a > 0; a /= 2) {
            if(a % 2 == 1)
                rem = rem * x % p;
            x = x * x % p;
        }
        if(b == 0)  return rem * 3 % p;
        if(b == 1)  return rem * 4 % p;
        return rem * 6 % p;
    }
};

15. 二进制中1的个数

请实现一个函数,输入一个整数(以二进制串形式),输出该数二进制表示中 1 的个数。例如,把 9 表示成二进制是 1001,有 2 位是 1。因此,如果输入 9,则该函数输出 2。

示例 1:

输入:00000000000000000000000000001011
输出:3
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000000001011 中,共有三位为 '1'。

示例 2:

输入:00000000000000000000000010000000
输出:1
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000010000000 中,共有一位为 '1'。

示例 3:

输入:11111111111111111111111111111101
输出:31
解释:输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 中,共有 31 位为 '1'。

提示:

输入必须是长度为 32 的 二进制串 。

代码:

class Solution {
public:
    int hammingWeight(uint32_t n) {
        int res = 0;
        while(n != 0) {
            res += n & 1;
            n >>= 1;
        }
        return res;
    }
};

16. 数值的整数次方

实现 pow(x, n) ,即计算 x 的 n 次幂函数(即,$x^n$)。不得使用库函数,同时不需要考虑大数问题。

示例 1:

输入:x = 2.00000, n = 10
输出:1024.00000

示例 2:

输入:x = 2.10000, n = 3
输出:9.26100

示例 3:

输入:x = 2.00000, n = -2
输出:0.25000
解释:2-2 = 1/22 = 1/4 = 0.25

提示:

-100.0 < x < 100.0
-231 <= n <= 231-1
-104 <= xn <= 104

代码:

class Solution {
public:
    double myPow(double x, int n) {
        if(x < 1e-7 && x > -1e-7)  
            return 0;
        long long a = n;
        double res = 1;
        if(a < 0) {
            x = 1 / x;
            a = -a;
        }
        while(a != 0) {
            if((a & 1) == 1)
                res *= x;
            x *= x;
            a >>= 1;
        }
        return res;
    }
};

17. 打印从1到最大的n位数

输入数字 n,按顺序打印出从 1 到最大的 n 位十进制数。比如输入 3,则打印出 1、2、3 一直到最大的 3 位数 999。

示例 1:

输入: n = 1
输出: [1,2,3,4,5,6,7,8,9]

说明:

用返回一个整数列表来代替打印
n 为正整数

代码:
很简单直接的方法,不考虑大数:

class Solution {
public:
    vector<int> printNumbers(int n) {
        vector<int> res;
        int max = 1;
        while(n != 0) {
            max *= 10;
            --n;
        }
        for(int i = 1; i < max; ++i)
            res.push_back(i);
        return res;
    }
};

考虑大数情况:

class Solution {
private:
    vector<int> nums;
    string s;
public:
    vector<int> printNumbers(int n) {
        s.resize(n, '0');
        dfs(n, 0);
        return nums;
    }

    void dfs(int end, int index) {
        if(index == end) {
            save();
            return;
        }
        for(int i = 0; i < 10; ++i) {
            s[index] = i + '0';
            dfs(end, index + 1);
        }
    }

    void save() {
        int ptr = 0;
        while(ptr < s.size() && s[ptr] == '0')
            ptr++;
        if(ptr != s.size())
            nums.emplace_back(stoi(s.substr(ptr)));
    }
};

18. 删除链表的节点

给定单向链表的头指针和一个要删除的节点的值,定义一个函数删除该节点。

返回删除后的链表的头节点。

注意: 此题对比原题有改动

示例 1:

输入: head = [4,5,1,9], val = 5
输出: [4,1,9]
解释: 给定你链表中值为 5 的第二个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为 4 -> 1 -> 9.

示例 2:

输入: head = [4,5,1,9], val = 1
输出: [4,5,9]
解释: 给定你链表中值为 1 的第三个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为 4 -> 5 -> 9.

说明:

题目保证链表中节点的值互不相同
若使用 C 或 C++ 语言,你不需要 free 或 delete 被删除的节点

代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* deleteNode(ListNode* head, int val) {
        if(head->val == val)
            return head->next;
        ListNode *pre = head, *cur = head->next;
        while(cur != nullptr && cur->val != val) {
            pre = cur;
            cur = cur->next;
        }
        if(cur != nullptr)
            pre->next = cur->next;
        return head;
    }
};

19. 正则表达式匹配

请实现一个函数用来匹配包含'. ''*'的正则表达式。模式中的字符'.'表示任意一个字符,而'*'表示它前面的字符可以出现任意次(含0次)。在本题中,匹配是指字符串的所有字符匹配整个模式。例如,字符串"aaa"与模式"a.a""ab*ac*a"匹配,但与"aa.a""ab*a"均不匹配。

示例 1:

输入:
s = "aa"
p = "a"
输出: false
解释: "a" 无法匹配 "aa" 整个字符串。

示例 2:

输入:
s = "aa"
p = "a*"
输出: true
解释: 因为 '*' 代表可以匹配零个或多个前面的那一个元素, 在这里前面的元素就是 'a'。因此,字符串 "aa" 可被视为 'a' 重复了一次。

示例 3:

输入:
s = "ab"
p = ".*"
输出: true
解释: ".*" 表示可匹配零个或多个('*')任意字符('.')。

示例 4:

输入:
s = "aab"
p = "c*a*b"
输出: true
解释: 因为 '*' 表示零个或多个,这里 'c' 为 0 个, 'a' 被重复一次。因此可以匹配字符串 "aab"。

示例 5:

输入:
s = "mississippi"
p = "mis*is*p*."
输出: false

提示:

s 可能为空,且只包含从 a-z 的小写字母。
p 可能为空,且只包含从 a-z 的小写字母以及字符 . 和 *,无连续的 '*'。

代码:

21. 调整数组顺序使奇数位于偶数前面

输入一个整数数组,实现一个函数来调整该数组中数字的顺序,使得所有奇数位于数组的前半部分,所有偶数位于数组的后半部分。

示例:

输入:nums = [1,2,3,4]
输出:[1,3,2,4] 
注:[3,1,2,4] 也是正确的答案之一。

提示:

0 <= nums.length <= 50000
1 <= nums[i] <= 10000

代码:
简单数组组合:

class Solution {
public:
    vector<int> exchange(vector<int>& nums) {
        vector<int> res;
        vector<int> odd;
        vector<int> even;
        for(int i: nums) {
            if(i % 2 == 1) {
                odd.push_back(i);
            }else {
                even.push_back(i);
            }
        }
        res.insert(res.end(), odd.begin(), odd.end());
        res.insert(res.end(), even.begin(), even.end());
        return res;
    }
};

双指针:

class Solution {
public:
    vector<int> exchange(vector<int>& nums) {
        int i = 0, j = nums.size() - 1;
        while(i < j) {
            // 奇数
            while(i < j && (nums[i] & 1) == 1)
                i++;
            // 偶数
            while(i < j && (nums[j] & 1) == 0)
                j--;
            swap(nums[i], nums[j]);
        }
        return nums;
    }
};

22. 链表中倒数第k个节点

输入一个链表,输出该链表中倒数第k个节点。为了符合大多数人的习惯,本题从1开始计数,即链表的尾节点是倒数第1个节点。

例如,一个链表有 6 个节点,从头节点开始,它们的值依次是 1、2、3、4、5、6。这个链表的倒数第 3 个节点是值为 4 的节点。

示例:

给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 k = 2.

返回链表 4->5.

代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* getKthFromEnd(ListNode* head, int k) {
        ListNode *latter = head;
        ListNode *former = head;
        int cnt = 0;
        while(former != nullptr) {
            if(cnt == k){
                break;
            }
            cnt++;
            former = former->next;
        }

        while(former != nullptr) {
            former = former->next;
            latter = latter->next;
        }
        return latter;
    }
};

24. 反转链表

定义一个函数,输入一个链表的头节点,反转该链表并输出反转后链表的头节点。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 5->4->3->2->1->NULL

限制:

0 <= 节点个数 <= 5000

代码:
双指针:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode *pre = nullptr, *cur = head, *tmp;
        while(cur != nullptr) {
            tmp = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = tmp;
        }
        return pre;
    }
};

双指针:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        return recur(head, nullptr);
    }
private:
    ListNode* recur(ListNode* cur, ListNode* pre) {
        if(cur == nullptr)  
            return pre;
        ListNode* res = recur(cur->next, cur);
        cur->next = pre;
        return res;
    }
};

25. 合并两个排序的链表

输入两个递增排序的链表,合并这两个链表并使新链表中的节点仍然是递增排序的。

示例1:

输入:1->2->4, 1->3->4
输出:1->1->2->3->4->4

限制:

0 <= 链表长度 <= 1000

代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode *dum = new ListNode(0), *cur = dum;
        while(l1 != nullptr && l2 != nullptr) {
            if(l1->val < l2->val) {
                cur->next = l1;
                l1 = l1->next;
            }else {
                cur->next = l2;
                l2 = l2->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
        cur->next = l1 != nullptr? l1: l2;
        return dum->next;

    }
};

26. 树的子结构

输入两棵二叉树A和B,判断B是不是A的子结构。(约定空树不是任意一个树的子结构)

B是A的子结构, 即 A中有出现和B相同的结构和节点值。

例如:
给定的树 A:

     3
    / \
   4   5
  / \
 1   2

给定的树 B:

   4 
  /
 1

返回 true,因为 B 与 A 的一个子树拥有相同的结构和节点值。

示例 1:

输入:A = [1,2,3], B = [3,1]
输出:false

示例 2:

输入:A = [3,4,5,1,2], B = [4,1]
输出:true

限制:

0 <= 节点个数 <= 10000

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool isSubStructure(TreeNode* A, TreeNode* B) {
        return (A != nullptr && B != nullptr) && 
               (recur(A, B) || isSubStructure(A->left, B) || isSubStructure(A->right, B));
    }

    bool recur(TreeNode* A, TreeNode* B) {
        if(B == nullptr) 
            return true;
        if(A == nullptr || A->val != B->val)
            return false;
        return recur(A->left, B->left) && recur(A->right, B->right);
    }
};

27. 二叉树的镜像

请完成一个函数,输入一个二叉树,该函数输出它的镜像。

例如输入:

     4
   /   \
  2     7
 / \   / \
1   3 6   9

镜像输出:

     4
   /   \
  7     2
 / \   / \
9   6 3   1

 

示例 1:

输入:root = [4,2,7,1,3,6,9]
输出:[4,7,2,9,6,3,1]

限制:

0 <= 节点个数 <= 1000

代码:
递归:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode* mirrorTree(TreeNode* root) {
        if(root == nullptr)
            return nullptr;
        TreeNode* tmp = root->left;
        root->left = mirrorTree(root->right);
        root->right = mirrorTree(tmp);
        return root;
    }
};

辅助栈(队列):

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode* mirrorTree(TreeNode* root) {
        if(root == nullptr)
            return nullptr;
        stack<TreeNode*> stack;
        stack.push(root);
        while(!stack.empty()) {
            TreeNode* node = stack.top();
            stack.pop();
            if(node->left != nullptr)
                stack.push(node->left);
            if(node->right != nullptr)
                stack.push(node->right);
            TreeNode* tmp = node->left;
            node->left = node->right;
            node->right = tmp;
        }
        return root;
    }
};

28. 对称的二叉树

请实现一个函数,用来判断一棵二叉树是不是对称的。如果一棵二叉树和它的镜像一样,那么它是对称的。

例如,二叉树 [1,2,2,3,4,4,3] 是对称的。

    1
   / \
  2   2
 / \ / \
3  4 4  3

但是下面这个 [1,2,2,null,3,null,3] 则不是镜像对称的:

    1
   / \
  2   2
   \   \
   3    3

 
示例 1:

输入:root = [1,2,2,3,4,4,3]
输出:true

示例 2:

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

限制:

0 <= 节点个数 <= 1000

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool isSymmetric(TreeNode* root) {
        return root == nullptr? true: recur(root->left, root->right);
    }

private:
    bool recur(TreeNode* L, TreeNode* R) {
        if(L == nullptr && R == nullptr)
            return true;
        if(L == nullptr || R == nullptr || L->val != R->val)
            return false;
        return recur(L->left, R->right) && recur(L->right, R->left);
    }
};

29. 顺时针打印矩阵

输入一个矩阵,按照从外向里以顺时针的顺序依次打印出每一个数字。

示例 1:

输入:matrix = [[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:matrix = [[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]

限制:

0 <= matrix.length <= 100
0 <= matrix[i].length <= 100

代码:

class Solution {
public:
    vector<int> spiralOrder(vector<vector<int>>& matrix) {
        vector<int> res;
        if(matrix.empty())
            return res;
        int l = 0;
        int r = matrix[0].size() - 1;
        int t = 0;
        int b = matrix.size() - 1;
        while(true) {
            // ->
            for(int i = l; i <= r; i++) 
                res.push_back(matrix[t][i]);
            if(++t > b)
                break;
            // |>
            for(int i = t; i <= b; i++) 
                res.push_back(matrix[i][r]);
            if(--r < l)
                break;
            // <-
            for(int i = r; i >= l; i--)
                res.push_back(matrix[b][i]);
            if(--b < t)
                break;
            // >|
            for(int i = b; i >= t; i--)
                res.push_back(matrix[i][l]);
            if(++l > r)
                break;   
        }
        return res;
    }
};

30. 包含min函数的栈

定义栈的数据结构,请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的 min 函数在该栈中,调用 min、push 及 pop 的时间复杂度都是 O(1)。

示例:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.min();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.min();   --> 返回 -2.

提示:

各函数的调用总次数不超过 20000 次

代码:

class MinStack {
public:
    stack<int> A, B;
    /** initialize your data structure here. */
    MinStack() {
        B.push(INT_MAX);
    }
    
    void push(int x) {
        A.push(x);
        B.push(::min(B.top(), x));
    }
    
    void pop() {
        A.pop();
        B.pop();
    }
    
    int top() {
        return A.top();
    }
    
    int min() {
        return B.top();
    }
};

/**
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
 * MinStack* obj = new MinStack();
 * obj->push(x);
 * obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * int param_4 = obj->min();
 */

参考:
https://leetcode-cn.com/problems/bao-han-minhan-shu-de-zhan-lcof/solution/fu-zhu-zhan-bao-han-minhan-shu-de-zhan-b-fx7t/

31. 栈的压入、弹出序列

输入两个整数序列,第一个序列表示栈的压入顺序,请判断第二个序列是否为该栈的弹出顺序。假设压入栈的所有数字均不相等。例如,序列 {1,2,3,4,5} 是某栈的压栈序列,序列 {4,5,3,2,1} 是该压栈序列对应的一个弹出序列,但 {4,3,5,1,2} 就不可能是该压栈序列的弹出序列。

示例 1:

输入:pushed = [1,2,3,4,5], popped = [4,5,3,2,1]
输出:true
解释:我们可以按以下顺序执行:
push(1), push(2), push(3), push(4), pop() -> 4,
push(5), pop() -> 5, pop() -> 3, pop() -> 2, pop() -> 1

示例 2:

输入:pushed = [1,2,3,4,5], popped = [4,3,5,1,2]
输出:false
解释:1 不能在 2 之前弹出。

提示:

0 <= pushed.length == popped.length <= 1000
0 <= pushed[i], popped[i] < 1000
pushed 是 popped 的排列。

代码:

class Solution {
public:
    bool validateStackSequences(vector<int>& pushed, vector<int>& popped) {
        vector<int> vec;
        int i = 0;
        for(int num: pushed) {
            vec.push_back(num);
            while(!vec.empty() && vec.back() == popped[i]) {
                vec.pop_back();
                ++i;
            }
        }
        return vec.empty();
    }
};

32 - I. 从上到下打印二叉树

从上到下打印出二叉树的每个节点,同一层的节点按照从左到右的顺序打印。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回:

[3,9,20,15,7]

提示:

节点总数 <= 1000

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        if(!root)
            return res;
        queue<TreeNode*> q;
        q.push(root);
        while(q.size()) {
            TreeNode* node = q.front();
            q.pop();
            res.push_back(node->val);
            if(node->left)
                q.push(node->left);
            if(node->right)
                q.push(node->right);
        }
        return res;
    }
};

32 - II. 从上到下打印二叉树 II

从上到下按层打印二叉树,同一层的节点按从左到右的顺序打印,每一层打印到一行。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回其层次遍历结果:

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

提示:

节点总数 <= 1000

代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        if(!root)
            return {};
        vector<vector<int>> res;
        queue<TreeNode*> que;
        que.push(root);
        while(!que.empty()) {
            int len = que.size();
            vector<int> level;
            while(len) {
                TreeNode* node = que.front();
                if(node->left)
                    que.push(node->left);
                if(node->right)
                    que.push(node->right);
                level.push_back(node->val);
                que.pop();
                len--;
            }
            res.push_back(level);
        }
        return res;
    }
};



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