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leetcode探索之数组和字符串学习 数组简介

532人浏览 / 0人评论 / | 作者:因情语写  | 分类: 设计模式与算法  | 标签: 设计模式与算法  /  leetcode

作者:因情语写

链接:https://www.qingyu.blue/article/222

声明:请尊重原作者的劳动,如需转载请注明出处


    本章节中,我们将介绍两个重要的概念:数组和动态数组。

    这是你应当熟悉的基本数据结构。 我们也为你提供了使用内置的数组和动态数组的教程。

    完成本章后,你将能够回答以下问题:

  1. 数组和动态数组之间有什么不同?
  2. 在你常用的语言中,数组和动态数组对应的内置数据结构是什么?
  3. 如何在数组中执行初始化、数据访问、修改、迭代、排序等基本操作?
  4. 如何在动态数组中执行初始化、数据访问、修改、迭代、排序、添加、删除等基本操作?

    数组简介

 数组是一种基本的数据结构,用于按顺序存储元素的集合。但是元素可以随机存取,因为数组中的每个元素都可以通过数组索引来识别。

    数组可以有一个或多个维度。这里我们从一维数组开始,它也被称为线性数组。这里有一个例子:

    在上面的例子中,数组 A 中有 6 个元素。也就是说,A 的长度是 6 。我们可以使用 A[0] 来表示数组中的第一个元素。因此,A[0] = 6 。类似地,A[1] = 3,A[2] = 8,依此类推。

    数组中的操作

// "static void main" must be defined in a public class.
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. Initialize
        int[] a0 = new int[5];
        int[] a1 = {1, 2, 3};
        // 2. Get Length
        System.out.println("The size of a1 is: " + a1.length);
        // 3. Access Element
        System.out.println("The first element is: " + a1[0]);
        // 4. Iterate all Elements
        System.out.print("[Version 1] The contents of a1 are:");
        for (int i = 0; i < a1.length; ++i) {
            System.out.print(" " + a1[i]);
        }
        System.out.println();
        System.out.print("[Version 2] The contents of a1 are:");
        for (int item: a1) {
            System.out.print(" " + item);
        }
        System.out.println();
        // 5. Modify Element
        a1[0] = 4;
        // 6. Sort
        Arrays.sort(a1);
    }
}

    动态数组简介

    正如我们在上一篇文章中提到的,数组具有固定的容量,我们需要在初始化时指定数组的大小。有时它会非常不方便并可能造成浪费。

    因此,大多数编程语言都提供内置的动态数组,它仍然是一个随机存取的列表数据结构,但大小是可变的。例如,在 C++ 中的 vector,以及在 Java 中的 ArrayList。

    动态数组中的操作

// "static void main" must be defined in a public class.
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. initialize
        List<Integer> v0 = new ArrayList<>();
        List<Integer> v1;                           // v1 == null
        // 2. cast an array to a vector
        Integer[] a = {0, 1, 2, 3, 4};
        v1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(a));
        // 3. make a copy
        List<Integer> v2 = v1;                      // another reference to v1
        List<Integer> v3 = new ArrayList<>(v1);     // make an actual copy of v1
        // 3. get length
        System.out.println("The size of v1 is: " + v1.size());;
        // 4. access element
        System.out.println("The first element in v1 is: " + v1.get(0));
        // 5. iterate the vector
        System.out.print("[Version 1] The contents of v1 are:");
        for (int i = 0; i < v1.size(); ++i) {
            System.out.print(" " + v1.get(i));
        }
        System.out.println();
        System.out.print("[Version 2] The contents of v1 are:");
        for (int item : v1) {
            System.out.print(" " + item);
        }
        System.out.println();
        // 6. modify element
        v2.set(0, 5);       // modify v2 will actually modify v1
        System.out.println("The first element in v1 is: " + v1.get(0));
        v3.set(0, -1);
        System.out.println("The first element in v1 is: " + v1.get(0));
        // 7. sort
        Collections.sort(v1);
        // 8. add new element at the end of the vector
        v1.add(-1);
        v1.add(1, 6);
        // 9. delete the last element
        v1.remove(v1.size() - 1);
    }
}

 


    算法说明

    寻找数组的中心索引

给定一个整数类型的数组 nums,请编写一个能够返回数组“中心索引”的方法。

我们是这样定义数组中心索引的:数组中心索引的左侧所有元素相加的和等于右侧所有元素相加的和。

如果数组不存在中心索引,那么我们应该返回 -1。如果数组有多个中心索引,那么我们应该返回最靠近左边的那一个。

示例 1:

输入: 
nums = [1, 7, 3, 6, 5, 6]
输出: 3
解释: 
索引3 (nums[3] = 6) 的左侧数之和(1 + 7 + 3 = 11),与右侧数之和(5 + 6 = 11)相等。
同时, 3 也是第一个符合要求的中心索引。

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索引。

说明:

  • nums 的长度范围为 [0, 10000]。
  • 任何一个 nums[i] 将会是一个范围在 [-1000, 1000]的整数。

 

// 想法:滑动窗口法,索引不断向后,前面加,后面减
    public int pivotIndex(int[] nums) {
        if(nums == null || nums.length < 3){
            return -1;
        }
        
        int pre = 0;
        int post = 0;
        
        for(int i = 1; i < nums.length; i++){
            post += nums[i];
        }
        
        if(pre == post){
            return 0;
        }
        
        for(int i = 1; i < nums.length; i++){
            pre += nums[i - 1];
            post -= nums[i];
            
            if(pre == post){
                return i;
            }
        }
        
        return -1;
    }

    算法已经很好了,是一种高效的算法。


    至少是其他数字两倍的最大数

在一个给定的数组nums中,总是存在一个最大元素 。

查找数组中的最大元素是否至少是数组中每个其他数字的两倍。

如果是,则返回最大元素的索引,否则返回-1。

示例 1:

输入: nums = [3, 6, 1, 0]
输出: 1
解释: 6是最大的整数, 对于数组中的其他整数,
6大于数组中其他元素的两倍。6的索引是1, 所以我们返回1.

示例 2:

输入: nums = [1, 2, 3, 4]
输出: -1
解释: 4没有超过3的两倍大, 所以我们返回 -1.

提示:

  1. nums 的长度范围在[1, 50].
  2. 每个 nums[i] 的整数范围在 [0, 99].

 

// 想法:找最大数,同时设置一个标志,看该最大数是否是上一个最大数的二倍或以上,同时,如果当前不满足2倍,则不要再处理非当前最大数,
    // 如果满足2倍,则还要处理当前的非最大数
    public int dominantIndex(int[] nums) {
        if(nums == null){
            return -1;
        }
        
        int max = nums[0];
        boolean db = true;
        int index = 0;
        
        for(int i = 1; i < nums.length; i++){
            if(max < nums[i]){
                db = max << 1 <= nums[i];
                index = i;
                max = nums[i];
            }else if(db){
                db = nums[i] << 1 <= max;
            }
        }
        
        return db ? index: -1;
    }

     db标志表示是否找到了题目要求的比其它数大两倍的数

    再看一种比较直观的算法

public int dominantIndex(int[] nums) {
        int res = 0;
        int max = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if (nums[i] > max) {
                res = i;
                max = nums[i];
            }
        }
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if (max < 2 * nums[i] && max != nums[i]) {
                return -1;
            }
        }
        
        return res;
    }

    上面先找出最大数,再计算最大数是否不小于其它数的两倍,不满足返回-1,满足返回找到的数的索引


    加一

给定一个由整数组成的非空数组所表示的非负整数,在该数的基础上加一。

最高位数字存放在数组的首位, 数组中每个元素只存储单个数字。

你可以假设除了整数 0 之外,这个整数不会以零开头。

示例 1:

输入: [1,2,3]
输出: [1,2,4]
解释: 输入数组表示数字 123。

示例 2:

输入: [4,3,2,1]
输出: [4,3,2,2]
解释: 输入数组表示数字 4321。
// 想法:最低位加1后,模10的结果作为当前位的数,除10的结果(0或1)作为进位,其他位加前一位的进位(0或1),这位也
    // 和初始的操作统一起来,初始看成进位是1
    public int[] plusOne(int[] digits) {
        int extendLength = 1;
        for(int i = 0; i < digits.length; i++){
            if(digits[i] != 9){
                extendLength = 0;
                break;
            }
        }
        
        int[] newDigits = new int[digits.length + extendLength];
        int temp = 1;
        for(int i = digits.length - 1; i >= 0; i--){
            temp = digits[i] + temp;
            newDigits[i + extendLength] = temp%10;
            temp = temp/10;
        }
        
        if(extendLength == 1){
            newDigits[0] = 1;
        }
        
        return newDigits;
    }

    代码先判断了会不会使最终结果进一位(如9999),还有优化的空间,当某一位时的进位是0时,就可以停止循环并返回了

    再看一种方法

public int[] plusOne(int[] digits) {
    int  k=digits.length;
    for (int i=k-1;i>=0;i--)
    {
        digits[i]++;
        digits[i]=digits[i]%10;
        if (digits[i]!=0)
            return digits;
    }
    digits= new int[k+1];
    digits[0]=1;
    return digits;
            
 }

    上面的方法好处是不用每一位都计算,如果某一位没有进位就停止了

 


自己写的文章声明标题示例:


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