必須干掉這十道,面試100%遇到!
大家好,我是bigsai,好久不見,天天想念。
最近不少小伙伴跟我交流刷題腫么刷,我給的建議就是先劍指offer和力扣hot100,在這些題中還有些重要程度和出現(xiàn)頻率是非常非常高的,今天給大家分享當今出現(xiàn)頻率最高的10道算法題,最近鋪天蓋地的出現(xiàn),學到就是賺到。
本篇主要內容為:
0X01翻轉鏈表
力扣206和劍指offer24原題,題意為:
給你單鏈表的頭節(jié)點 head ,請你反轉鏈表,并返回反轉后的鏈表。
分析:
翻轉鏈表,本意是不創(chuàng)建新的鏈表節(jié)點然后在原鏈表上實現(xiàn)翻轉,但是這個圖有點會誤導人的思維,其實更好的理解你可以看下面這幅圖:
具體實現(xiàn)上兩個思路,非遞歸和遞歸的實現(xiàn)方式,非遞歸的實現(xiàn)方式比較簡單,利用一個pre節(jié)點記錄前驅節(jié)點,向下枚舉的時候改變指針指向就可以,實現(xiàn)代碼為:
- class Solution {
- public ListNode reverseList(ListNode head) {
- if(head==null||head.next==null)//如果節(jié)點為NULL或者單個節(jié)點直接返回
- return head;
- ListNode pre=head;//前驅節(jié)點
- ListNode cur=head.next;//當前節(jié)點用來枚舉
- while (cur!=null)
- {
- ListNode next=cur.next;
- //改變指向
- cur.next=pre;
- pre=cur;
- cur=next;
- }
- head.next=null;//將原先的head節(jié)點next置null防止最后成環(huán)
- return pre;
- }
- }
而遞歸的方式比較巧妙,借助遞歸歸來的過程巧妙改變指針指向和返回值傳遞,代碼雖然精簡但是理解起來有一定難度的,這里用一張圖幫助大家理解:
具體代碼為:
- class Solution {
- public ListNode reverseList(ListNode head) {
- if(head==null||head.next==null)//如果最后一個節(jié)點不操作
- return head;
- ListNode node =reverseList(head.next);//先遞歸 到最底層 然后返回
- head.next.next=head;//后面一個節(jié)點指向自己
- head.next=null;//自己本來指向的next置為null
- return node;//返回最后一個節(jié)點(一直被遞歸傳遞)
- }
- }
0X02設計LRU
對應力扣146LRU緩存機制,題目要求為:
運用你所掌握的數(shù)據(jù)結構,設計和實現(xiàn)一個 LRU 緩存機制 。實現(xiàn) LRUCache 類:
LRUCache(int capacity) 以正整數(shù)作為容量 capacity 初始化 LRU 緩存
int get(int key) 如果關鍵字 key 存在于緩存中,則返回關鍵字的值,否則返回 -1 。
void put(int key, int value) 如果關鍵字已經(jīng)存在,則變更其數(shù)據(jù)值;如果關鍵字不存在,則插入該組「關鍵字-值」。當緩存容量達到上限時,它應該在寫入新數(shù)據(jù)之前刪除最久未使用的數(shù)據(jù)值,從而為新的數(shù)據(jù)值留出空間。
進階:在 O(1) 時間復雜度內完成這兩種操作
詳細分析:一次倒在LRU上的經(jīng)歷
LRU的核心就是借助哈希+雙鏈表,哈希用于查詢,雙鏈表實現(xiàn)刪除只知道當前節(jié)點也能O(1)的復雜度刪除,不過雙鏈表需要考慮的頭尾指針特殊情況。
具體實現(xiàn)的代碼為:
- class LRUCache {
- class Node {
- int key;
- int value;
- Node pre;
- Node next;
- public Node() {
- }
- public Node( int key,int value) {
- this.key = key;
- this.value=value;
- }
- }
- class DoubleList{
- private Node head;// 頭節(jié)點
- private Node tail;// 尾節(jié)點
- private int length;
- public DoubleList() {
- head = new Node(-1,-1);
- tail = head;
- length = 0;
- }
- void add(Node teamNode)// 默認尾節(jié)點插入
- {
- tail.next = teamNode;
- teamNode.pre=tail;
- tail = teamNode;
- length++;
- }
- void deleteFirst(){
- if(head.next==null)
- return;
- if(head.next==tail)//如果刪除的那個剛好是tail 注意啦 tail指針前面移動
- tail=head;
- head.next=head.next.next;
- if(head.next!=null)
- head.next.pre=head;
- length--;
- }
- void deleteNode(Node team){
- team.pre.next=team.next;
- if(team.next!=null)
- team.next.pre=team.pre;
- if(team==tail)
- tail=tail.pre;
- team.pre=null;
- team.next=null;
- length--;
- }
- }
- Map<Integer,Node> map=new HashMap<>();
- DoubleList doubleList;//存儲順序
- int maxSize;
- LinkedList<Integer>list2=new LinkedList<>();
- public LRUCache(int capacity) {
- doubleList=new DoubleList();
- maxSize=capacity;
- }
- public int get(int key) {
- int val;
- if(!map.containsKey(key))
- return -1;
- val=map.get(key).value;
- Node team=map.get(key);
- doubleList.deleteNode(team);
- doubleList.add(team);
- return val;
- }
- public void put(int key, int value) {
- if(map.containsKey(key)){// 已經(jīng)有這個key 不考慮長短直接刪除然后更新
- Node deleteNode=map.get(key);
- doubleList.deleteNode(deleteNode);
- }
- else if(doubleList.length==maxSize){//不包含并且長度小于
- Node first=doubleList.head.next;
- map.remove(first.key);
- doubleList.deleteFirst();
- }
- Node node=new Node(key,value);
- doubleList.add(node);
- map.put(key,node);
- }
- }
0X03環(huán)形鏈表
對應力扣141和力扣142,力扣141環(huán)形鏈表要求為:
給定一個鏈表,判斷鏈表中是否有環(huán),用O(1)內存解決。
詳細分析:環(huán)形鏈表找入口,真的太妙了
這個問題利用快慢雙指針比較高效,快指針fast每次走2步,slow每次走1步,慢指針走n步到尾時候快指針走了2n步,而環(huán)的大小一定小于等于n所以一定會相遇,如果相遇那么說明有環(huán),如果不相遇fast先為null說明無環(huán)。
具體代碼為:
- public class Solution {
- public boolean hasCycle(ListNode head) {
- ListNode fast=head;
- ListNode slow=fast;
- while (fast!=null&&fast.next!=null) {
- slow=slow.next;
- fast=fast.next.next;
- if(fast==slow)
- return true;
- }
- return false;
- }
- }
力扣142是在力扣141拓展,如有有環(huán),返回入環(huán)的那個節(jié)點,就想下圖環(huán)形鏈表返回節(jié)點2。
這個問題是需要數(shù)學轉換的,具體的分析可以看上面的詳細分析,這里面提一下大題的步驟。
如果找到第一個交匯點,其中一個停止,另一個繼續(xù)走,下一次交匯時候剛好走一圈,可以算出循環(huán)部分長度為y。
所以我們知道的東西有:交匯時候fast走2x步,slow走x步,環(huán)長為y。并且快指針和慢指針交匯時候,多走的步數(shù)剛好是換長y的整數(shù)倍(它兩此刻在同一個位置,快指針剛好多繞整數(shù)倍圈數(shù)才能在同一個位置相聚),可以得到2x=x+ny(x=ny)。其中所以說慢指針走的x和快指針多走的x是圈長y的整數(shù)倍。
也就是說,從開頭走到這個點共計x步,從這個點走x步也就是繞了幾圈也回到這個點。如果說slow從起點出發(fā),fast從這個點出發(fā)(每次走一步,相當于之前兩步抵消slow走的路程),那么走x步還會到達這個點,但是這兩個指針這次都是每次走一步,所以一旦slow到達循環(huán)圈內,兩個指針就開始匯合了。
實現(xiàn)代碼為:
- public class Solution {
- public ListNode detectCycle(ListNode head) {
- boolean isloop=false;
- ListNode fast=new ListNode(0);//頭指針
- ListNode slow=fast;
- fast.next=head;
- if(fast.next==null||fast.next.next==null)
- return null;
- while (fast!=null&&fast.next!=null) {
- fast=fast.next.next;
- slow=slow.next;
- if(fast==slow)
- {
- isloop=true;
- break;
- }
- }
- if(!isloop)//如果沒有環(huán)返回
- return null;
- ListNode team=new ListNode(-1);//頭指針 下一個才是head
- team.next=head;
- while (team!=fast) {//slow 和fast 分別從起點和當前點出發(fā)
- team=team.next;
- fast=fast.next;
- }
- return team;
- }
- }
0X04兩個棧實現(xiàn)隊列對
應劍指offer09,題意為:
用兩個棧實現(xiàn)一個隊列。隊列的聲明如下,請實現(xiàn)它的兩個函數(shù) appendTail 和 deleteHead ,分別完成在隊列尾部插入整數(shù)和在隊列頭部刪除整數(shù)的功能。(若隊列中沒有元素,deleteHead 操作返回 -1 )
分析:
解決這個問題,要知道棧是什么,隊列是什么,兩種常見數(shù)據(jù)結構格式很簡單,棧的特點就是:后進先出,隊列的特點就是:先進先出,棧可以想象成一堆書本,越在上面的取的越早,上面來上面出(比喻一下);隊列就是想象成排隊買東西,只能后面進前面出,所以兩者數(shù)據(jù)結構還是有區(qū)別的,雖然都是單個入口進出,但是棧進出口相同,而隊列不同。
上面描述的是一個普通棧和隊列的數(shù)據(jù)結構,這里面讓我們用兩個棧實現(xiàn)一個隊列的操作,這里比較容易想的方案就是其中一個棧stack1用作數(shù)據(jù)存儲,插入尾時候直接插入stack1,而刪除頭的時候將數(shù)據(jù)先加入到另一個棧stack2中,返回并刪除棧頂元素,將stack2順序加入stack1中實現(xiàn)一個復原,但是這樣操作插入時間復雜度為O(1),刪除時間復雜度為O(n)比較高。
實現(xiàn)方式也給大家看下:
- class CQueue {
- Stack<Integer>stack1=new Stack<>();
- Stack<Integer>stack2=new Stack<>();
- public CQueue() {
- }
- public void appendTail(int value) {
- stack1.push(value);
- }
- public int deleteHead() {
- if(stack1.isEmpty())
- return -1;
- while (!stack1.isEmpty())
- {
- stack2.push(stack1.pop());
- }
- int value= stack2.pop();
- while (!stack2.isEmpty())
- {
- stack1.push(stack2.pop());
- }
- return value;
- }
- }
這樣的時間復雜度是不被喜歡的,因為刪除太雞兒耗時了,每次都要折騰一番,有沒有什么好的方法能夠讓刪除也方便一點呢?
有啊,stack1可以順序保證順序插入,stack1數(shù)據(jù)放到stack2中可以保證順序刪除,所以用stack1作插入,stack2作刪除,因為題目也沒要求數(shù)據(jù)必須放到一個容器中,所以就這樣組合使用,完美perfect!
具體實現(xiàn)的時候,插入直接插入到stack1中,如果需要刪除從stack2中棧頂刪除,如果stack2棧為空那么將stack1中數(shù)據(jù)全部添加進來(這樣又能保證stack2中所有數(shù)據(jù)是可以順序刪除的了),下面列舉幾個刪除的例子
其實就是將數(shù)據(jù)分成兩個部分,一部分用來插入,一部分用來刪除,刪除的那個棧stack2空了添加所有stack1中的數(shù)據(jù)繼續(xù)操作。這個操作插入刪除的時間復雜度是O(1),具體實現(xiàn)的代碼為:
- class CQueue {
- Deque<Integer> stack1;
- Deque<Integer> stack2;
- public CQueue() {
- stack1 = new LinkedList<Integer>();
- stack2 = new LinkedList<Integer>();
- }
- public void appendTail(int value) {
- stack1.push(value);
- }
- public int deleteHead() {
- // 如果第二個棧為空 將stack1數(shù)據(jù)加入stack2
- if (stack2.isEmpty()) {
- while (!stack1.isEmpty()) {
- stack2.push(stack1.pop());
- }
- } //如果stack2依然為空 說明沒有數(shù)據(jù)
- if (stack2.isEmpty()) {
- return -1;
- } else {//否則刪除
- int deleteItem = stack2.pop();
- return deleteItem;
- }
- }
- }
0X05二叉樹層序(鋸齒)遍歷
二叉樹的遍歷,對應力扣102,107,103.
詳細分析:一次面試,被二叉樹層序遍歷打爆了
如果普通二叉樹層序遍歷,也不是什么困難的問題,但是它會有個分層返回結果的操作,就需要你詳細考慮了。
很多人會用兩個容器(隊列)進行分層的操作,這里其實可以直接使用一個隊列,我們首先記錄枚舉前隊列大小len,然后根據(jù)這個大小len去枚舉遍歷就可以得到完整的該層數(shù)據(jù)了。
還有一個難點就是二叉樹的鋸齒層序(也叫之字形打印),第一趟是從左往右,第二趟是從右往左,只需要記錄一個奇偶層數(shù)進行對應的操作就可以了。
這里就拿力扣103二叉樹的鋸齒形層序遍歷作為題板給大家分享一下代碼:
- public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
- List<List<Integer>> value=new ArrayList<>();//存儲到的最終結果
- if(root==null)
- return value;
- int index=0;//判斷
- Queue<TreeNode>queue=new ArrayDeque<>();
- queue.add(root);
- while (!queue.isEmpty()){
- List<Integer>va=new ArrayList<>();//臨時 用于存儲到value中
- int len=queue.size();//當前層節(jié)點的數(shù)量
- for(int i=0;i<len;i++){
- TreeNode node=queue.poll();
- if(index%2==0)//根據(jù)奇偶 選擇添加策略
- va.add(node.val);
- else
- va.add(0,node.val);
- if(node.left!=null)
- queue.add(node.left);
- if(node.right!=null)
- queue.add(node.right);
- }
- value.add(va);
- index++;
- }
- return value;
- }
0X06 二叉樹中后序遍歷(非遞歸)
二叉樹的非遞歸遍歷也是考察的重點,對于中序后序遍歷遞歸實現(xiàn)很簡單,非遞歸實現(xiàn)起來還是要點技巧的哦。
詳細分析:二叉樹的各種遍歷(遞歸、非遞歸)
對于二叉樹的中序遍歷,其實就是正常情況第二次訪問該節(jié)點的時候才拋出輸出(第一次數(shù)前序),這樣我們枚舉每個節(jié)點第一次不能刪除,需要先將它存到棧中,當左子節(jié)點處理完成的時候在拋出訪問該節(jié)點。
核心也就兩步,葉子節(jié)點左右都為null,也可滿足下列條件:
枚舉當前節(jié)點(不存儲輸出)并用棧存儲,節(jié)點指向左節(jié)點,直到左孩子為null。
拋出棧頂訪問。如果有右節(jié)點,訪問其右節(jié)點重復步驟1,如有沒右節(jié)點,繼續(xù)重復步驟2拋出。
實現(xiàn)代碼為:
- class Solution {
- public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
- List<Integer>value=new ArrayList<Integer>();
- Stack<TreeNode> q1 = new Stack();
- while(!q1.isEmpty()||root!=null)
- {
- while (root!=null) {
- q1.push(root);
- root=root.left;
- }
- root=q1.pop();//拋出
- value.add(root.val);
- root=root.right;//準備訪問其右節(jié)點
- }
- return value;
- }
- }
而后序遍歷按照遞歸的思路其實一般是第三次訪問該節(jié)點是從右子節(jié)點回來才拋出輸出,這個實現(xiàn)起來確實有難度。但是具體的實現(xiàn),我們使用一個pre節(jié)點記錄上一次被拋出訪問的點,如果當前被拋出的右孩子是pre或者當前節(jié)點右為null,那么就將這個點拋出,否則說明它的右側還未被訪問需要將它"回爐重造",后面再用!如果不理解可以看前面的詳細介紹。
具體實現(xiàn)的代碼為:
- class Solution {
- public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
- TreeNode temp=root;//枚舉的臨時節(jié)點
- List<Integer>value=new ArrayList<>();
- TreeNode pre=null;//前置節(jié)點
- Stack<TreeNode>stack=new Stack<>();
- while (!stack.isEmpty()||temp!=null){
- while(temp!=null){
- stack.push(temp);
- temp=temp.left;
- }
- temp=stack.pop();
- if(temp.right==pre||temp.right==null)//需要彈出
- {
- value.add(temp.val);
- pre=temp;
- temp=null;//需要重新從棧中拋出
- }else{
- stack.push(temp);
- temp=temp.right;
- }
- }
- return value;
- }
- }
當然,后序遍歷也有用前序(根右左)的前序遍歷結果最后翻轉一下的,但面試官更想考察的還是上面提到的方法。
0X07 跳臺階(斐波那契、爬樓梯)
爬樓梯、跳臺階是一個經(jīng)典問題,對應劍指offer10和力扣70題,題目的要求為:
假設你正在爬樓梯。需要 n 階你才能到達樓頂。每次你可以爬 1 或 2 個臺階。你有多少種不同的方法可以爬到樓頂呢?注意:給定 n 是一個正整數(shù)。
分析:
這個問題入門級別dp,分析當前第k階的結果,每個人可以爬1個或者2個臺階,那么說明它可能是由k-1或者k-2來的,所以就是兩個子情況的疊加(需要特殊考慮一下初始情況),這個思路有人會想到遞歸,沒錯用遞歸確實可以解決但是用遞歸效率較低(因為這個是個發(fā)散的遞歸一個拆成兩個),使用記憶化搜索會稍微好一些。
但是dp是比較好的方法,核心狀態(tài)轉移方程為:dp[i]=dp[i-1]+dp[i-2],有些空間優(yōu)化的那就更好了,因為只用到前兩個值,所以完全可以用三個值重復使用節(jié)省空間。
- class Solution {
- public int climbStairs(int n) {
- if(n<3)return n;
- int dp[]=new int[n+1];
- dp[1]=1;
- dp[2]=2;
- for(int i=3;i<n+1;i++)
- {
- dp[i]=dp[i-1]+dp[i-2];
- }
- return dp[n];
- }
- public int climbStairs(int n) {
- int a = 0, b = 0, c = 1;
- for (int i = 1; i <= n; i++) {
- a = b;
- b = c;
- c = a + b;
- }
- return c;
- }
- }
當然,有的數(shù)據(jù)很大求余的跳臺階,可以用矩陣快速冪解決,但是這里就不介紹啦,有興趣可以詳細看看。
0X08 TOPK問題
TOPK問題真的非常經(jīng)典,通常問的有最小的K個數(shù),尋找第K大都是TOPK這種問題,這里就用力扣215尋找數(shù)組第K大元素作為板子。
詳細分析:一文拿捏TOPK
TOPK的問題解決思路有很多,如果優(yōu)化的冒泡或者簡單選擇排序,時間復雜度為O(nk),使用優(yōu)化的堆排序為O(n+klogn),不過掌握快排的變形就可以應付大體上的所有問題了(面試官要是讓你手寫堆排序那真是有點難為你了)。
快排每次確定一個數(shù)pivot位置,將數(shù)分成兩部分:左面的都比這個數(shù)pivot小,右面的都比這個數(shù)pivot大,這樣就可以根據(jù)這個k去判斷剛好在pivot位置,還是左側還是右側?可以壓縮空間迭代去調用遞歸最終求出結果。
很多人為了更快過測試樣例將這個pivot不選第一個隨機選擇(為了和刁鉆的測試樣例作斗爭),不過這里我就選第一個作為pivot了,代碼可以參考:
- class Solution {
- public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
- quickSort(nums,0,nums.length-1,k);
- return nums[nums.length-k];
- }
- private void quickSort(int[] nums,int start,int end,int k) {
- if(start>end)
- return;
- int left=start;
- int right=end;
- int number=nums[start];
- while (left<right){
- while (number<=nums[right]&&left<right){
- right--;
- }
- nums[left]=nums[right];
- while (number>=nums[left]&&left<right){
- left++;
- }
- nums[right]=nums[left];
- }
- nums[left]=number;
- int num=end-left+1;
- if(num==k)//找到k就終止
- return;
- if(num>k){
- quickSort(nums,left+1,end,k);
- }else {
- quickSort(nums,start,left-1,k-num);
- }
- }
- }
0X09 無重復的最長子串(數(shù)組)
這個問題可能是個字符串也可能是數(shù)組,但是道理一致,無重復字符的最長子串和最長無重復子數(shù)組本質一致。
題目要求為:給定一個字符串,請你找出其中不含有重復字符的 最長子串 的長度。
分析:
此題就是給一個字符串讓你找出最長沒有重復的一個子串。要搞清子串和子序列的區(qū)別:
子串:是連續(xù)的,可以看成原串的一部分截取。
子序列:不一定是連續(xù)的,但是要保證各個元素之間相對位置不變。
那么我們如何處理呢?
暴力查找,暴力查找當然是可以的,但是復雜度過高這里就不進行講解了。這里選擇的思路是滑動窗口,滑動窗口,就是用一個區(qū)間從左往右,右側先進行試探,找到區(qū)間無重復最大值,當有重復時左側再往右側移動一直到?jīng)]重復,然后重復進行到最后。在整個過程中找到最大子串即可。
具體實現(xiàn)時候可以用數(shù)組替代哈希表會快很多:
- class Solution {
- public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
- int a[]=new int[128];
- int max=0;//記錄最大
- int l=0;//left 用i 當成right,當有重復左就往右
- for(int i=0;i<s.length();i++)
- {
- a[s.charAt(i)]++;
- while (a[s.charAt(i)]>1) {
- a[s.charAt(l++)]--;
- }
- if(i-l+1>max)
- max=i-l+1;
- }
- return max;
- }
- }
0X10 排序
不會真的有人以為用個Arrays.sort()就完事了吧,手寫排序還是很高頻的,像冒泡、插入這些簡單的大家相比都會,像堆排序、希爾、基數(shù)排序等考察也不多,比較高頻的就是快排了,這里額外獎勵一個也很高頻的歸并排序,兩個都是典型分治算法,也可以將快排和前面的TOPK問題比較一番。
排序詳細的十大排序都有詳細講過,大家可以自行參考:程序員必知必會十大排序
快排:
具體實現(xiàn):
- public void quicksort(int [] a,int left,int right)
- {
- int low=left;
- int high=right;
- //下面兩句的順序一定不能混,否則會產生數(shù)組越界!!!very important!!!
- if(low>high)//作為判斷是否截止條件
- return;
- int k=a[low];//額外空間k,取最左側的一個作為衡量,最后要求左側都比它小,右側都比它大。
- while(low<high)//這一輪要求把左側小于a[low],右側大于a[low]。
- {
- while(low<high&&a[high]>=k)//右側找到第一個小于k的停止
- {
- high--;
- }
- //這樣就找到第一個比它小的了
- a[low]=a[high];//放到low位置
- while(low<high&&a[low]<=k)//在low往右找到第一個大于k的,放到右側a[high]位置
- {
- low++;
- }
- a[high]=a[low];
- }
- a[low]=k;//賦值然后左右遞歸分治求之
- quicksort(a, left, low-1);
- quicksort(a, low+1, right);
- }
歸并排序:
實現(xiàn)代碼為:
- private static void mergesort(int[] array, int left, int right) {
- int mid=(left+right)/2;
- if(left<right)
- {
- mergesort(array, left, mid);
- mergesort(array, mid+1, right);
- merge(array, left,mid, right);
- }
- }
- private static void merge(int[] array, int l, int mid, int r) {
- int lindex=l;int rindex=mid+1;
- int team[]=new int[r-l+1];
- int teamindex=0;
- while (lindex<=mid&&rindex<=r) {//先左右比較合并
- if(array[lindex]<=array[rindex])
- {
- team[teamindex++]=array[lindex++];
- }
- else {
- team[teamindex++]=array[rindex++];
- }
- }
- while(lindex<=mid)//當一個越界后剩余按序列添加即可
- {
- team[teamindex++]=array[lindex++];
- }
- while(rindex<=r)
- {
- team[teamindex++]=array[rindex++];
- }
- for(int i=0;i<teamindex;i++)
- {
- array[l+i]=team[i];
- }
- }
結語
好了,今天給大家分享的10個問題,是真的在面試中非常非常高頻,我敢說平均每兩次面試就得遇到這里面的其中一個題(毫不夸張)!
雖說題海很深學不完,但是學過緩存的都知道要把熱點數(shù)據(jù)放緩存,考過試的都知道要把必考點掌握……這十個問題已經(jīng)送到嘴邊。