剑指Offer系列之题1~题5

目录

• 1.二维数组的查找
• 2.替换空格
• 3.从尾到头打印链表
• 4.链表中环的入口节点
• 5.重建二叉树

写在前面：本随笔中包含五道题：题目描述，题目思路以及对应解法。后续该系列的随笔结构与之相同。

1.二维数组的查找

在一个二维数组中（每个一维数组的长度相同），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。

找到最大或最小值，然后以此为界，进行查找。

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1、暴力解：

public class Solution {
    public boolean Find(int target, int [][] array) {
        int n=array[0].length;
        for(int i=0;i<n;i++){
            for(int j=0;j<n;j++){
                if(array[i][j]==target){
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
}

2、从左下开始比较：

public class Solution {
    public boolean Find(int target, int [][] array) {
        int rowLen=array[0].length;//列数
        int colLen=array.length;//行数
        //从左下角开始，大于则向右找，小于则向上
        int j=0;
        for(int i=colLen-1;i>=0;i--){
            if(j<rowLen){
                if(target>array[i][j]){
                    j++;
                    i++;//右移，i不变，该步抵消i--
                }else if(target==array[i][j]){
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
}

2.替换空格

请实现一个函数，将一个字符串中的每个空格替换成“%20”。例如，当字符串为We Are Happy.则经过替换之后的字符串为We%20Are%20Happy。

重点是考虑边界问题，全为空格；末尾有空格等情况

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1、遍历：

public class Solution {
    public String replaceSpace(StringBuffer str) {
        String demo=str.toString();
        String temp="";
        for(int i=0;i<demo.length();i++){
            if(demo.charAt(i)==' '){
                temp+="%20";
            }else{
                temp+=demo.charAt(i);
            }
        }
        return temp;
    }
}

2、如果要求在原字符串上进行操作。则先计算新字符串的长度进行扩展。然后从后向前依次替换空格。

public class Solution {
    public String replaceSpace(StringBuffer str) {
        int spaceNum=0;
        //计算空格数量，
        for(int i=0;i<str.length();i++){
            if(str.charAt(i)==' '){
                spaceNum++;
            }
        }
        int indexOld=str.length()-1;
        str.setLength(str.length()+spaceNum*2);
        int indexNew=str.length();//扩容后长度
        for(int i=indexNew-1;i>=0 && indexOld>=0;i--){//从末尾开始
            if(str.charAt(indexOld)==' '){
                str.setCharAt(i,'0');
                str.setCharAt(i-1,'2');
                str.setCharAt(i-2,'%');
                i=i-2;
                indexOld--;
            }else{
                str.setCharAt(i,str.charAt(indexOld));
                indexOld--;
            }
        }
        return str.toString();
    }
}

3.从尾到头打印链表

输入一个链表，按链表从尾到头的顺序返回一个ArrayList。

暴力解或递归

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1、暴力解：

import java.util.ArrayList;
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> printListFromTailToHead(ListNode listNode) {
        ArrayList<Integer> al=new ArrayList<Integer>();
        if(listNode==null){//判空
            return al;
        }
        al.add(listNode.val);
        while(listNode.next!=null){
            listNode=listNode.next;
            al.add(listNode.val);
        }
        ArrayList<Integer> result=new ArrayList<Integer>();
        for(int i=al.size()-1;i>=0;--i){
            result.add(al.get(i));
        }
        return result;
    }
}

//注：ArrayList的add(int index,E element)方法在添加时会将index处元素后移

2、递归：

import java.util.*;
public class Solution {
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
    public ArrayList<Integer> printListFromTailToHead(ListNode listNode) {
        //从最后一个节点开始加入列表
        if(listNode!=null){
            printListFromTailToHead(listNode.next);
            list.add(listNode.val);
        }
        return list;
    }
}

4.链表中环的入口节点

给一个链表，若其中包含环，请找出该链表的环的入口结点，否则，输出null。

先判断是否有环（快慢指针，相遇则有环），若有环，则令两个指针，一个从头节点，一个从相遇点分别开始走，再次相遇的点即环的入口节点。

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1、双指针：

public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead)
    {
        if(pHead==null||pHead.next==null){
            return null;
        }
        //判断有无环
        ListNode slow=pHead;
        ListNode fast=pHead;
        boolean flag=false;
        while(fast!=null&&fast.next!=null){
            fast=fast.next.next;
            slow=slow.next;
            if(fast==slow){
                flag=true;
            }
                break;
        }
        //两者相遇时循环结束，此时开始计算环中结点的数目
        int count=0;
        while(fast.next!=slow){
            count++;
            fast=fast.next;
        }
        count++;//环的节点数

        ListNode fir=pHead;
        ListNode sec=pHead;
        for(int i=0;i<count;i++){
            fir=fir.next;
        }//第一个指针走了count步
        //两者开始一起走，相遇的点即入口点。第二个指针与入口点的距离=总结点数-环中的结点数
        //因为第一个指针走了环中结点数，所以两者必在入口点相遇。第二个指针到达入口节点时第一个指针走了一圈到达入口结点。
        while(fir!=sec){
            fir=fir.next;
            sec=sec.next;
        }
        return fir;
    }

5.重建二叉树

输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果，请重建出该二叉树。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。例如输入前序遍历序列{1,2,4,7,3,5,6,8}和中序遍历序列{4,7,2,1,5,3,8,6}，则重建二叉树并返回。

一般情况下树的题目都可以考虑递归方法，找到递归的退出条件（本题即：前序和中序序列只剩下一个节点），在完成的基础上对代码进行优化。

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1、递归：

/**
     * 递归解决
     * 跳出条件是只剩下一个节点，返回赋值给上一个根节点的左或右子树
     * @param pre
     * @param in
     * @return
     */
    public TreeNode reConstructBinaryTree(int [] pre,int [] in) {
        //前序：根左右；中序：左根右
        /*if(pre==null || in == null ){
            return null;
        }*/
        TreeNode root=new TreeNode(pre[0]);//根节点
        if(pre.length==in.length && pre.length==1){//若前序和中序遍历都只剩下一个节点则返回该节点
            return root;
        }
        int mid=0;
        //找到中序遍历中根节点的位置
        for(int i=0;i<in.length;i++){
            if(in[i]==root.val){
                mid=i;
            }
        }
        int left=mid;//左子树的节点个数
        int right=in.length-mid-1;//右子树的节点个数
        //递归
        if(left>0){
            int leftpre[]=new int[left];
            int leftin[]=new int[left];
            for(int i=0;i<left;i++){
                leftpre[i]=pre[i+1];
                leftin[i]=in[i];
            }
            root.left=reConstructBinaryTree(leftpre,leftin);//左子树的前序遍历和左子树的中序遍历
        }
        if(right>0){
            int rightpre[]=new int[right];
            int rightin[]=new int[right];
            for(int i=0;i<right;i++){
                rightpre[i]=pre[i+1+left];
                rightin[i]=in[i+left+1];
            }
            root.right=reConstructBinaryTree(rightpre,rightin);//右子树的前序遍历和左子树的中序遍历
        }
        return root;
    }

2、递归精简版：

public TreeNode reConstructBinaryTree1(int [] pre,int [] in) {
        TreeNode root=reConstructBinaryTree1(pre,0,pre.length-1,in,0,in.length-1);
        return root;
    }
//前序遍历{1,2,4,7,3,5,6,8}和中序遍历序列{4,7,2,1,5,3,8,6}
private TreeNode reConstructBinaryTree1(int [] pre,int startPre,int endPre,int [] in,int startIn,int endIn) {
    if(startPre>endPre||startIn>endIn)
        return null;
    TreeNode root=new TreeNode(pre[startPre]);

    for(int i=startIn;i<=endIn;i++)
        if(in[i]==pre[startPre]){
            /*startPre+i-startIn是startPre+左子树的节点个数 得到前序序列的末尾位置*/
            root.left=reConstructBinaryTree1(pre,startPre+1,startPre+i-startIn,in,startIn,i-1);
            root.right=reConstructBinaryTree1(pre,i-startIn+startPre+1,endPre,in,i+1,endIn);
            break;
        }

    return root;
}

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