數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法學(xué)習(xí)筆記(訓(xùn)練營(yíng)三)-經(jīng)典面試一

給定一個(gè)有序數(shù)組arr提针,從左到右依次表示X軸上從左往右點(diǎn)的位置,給定一個(gè)正整數(shù)K曹傀,返回如果有一根長(zhǎng)度為K的繩子辐脖,最多能蓋住幾個(gè)點(diǎn),繩子的邊緣點(diǎn)碰到X軸上的點(diǎn)皆愉,也算蓋住嗜价。

  • 滑動(dòng)窗口,規(guī)定L,R判斷此時(shí)R -> L是否大于給定的長(zhǎng)度K 幕庐,一直增大R久锥,直到找到此時(shí)以L開(kāi)頭時(shí)的最大長(zhǎng)度記錄此時(shí)的值。然后向右移動(dòng)L繼續(xù)上面的步驟异剥。
/**
 給定一個(gè)有序數(shù)組arr瑟由,從左到右依次表示X軸上從左往右點(diǎn)的位置,給定一個(gè)正整數(shù)K冤寿,
 返回如果有一根長(zhǎng)度為K的繩子歹苦,最多能蓋住幾個(gè)點(diǎn),繩子的邊緣點(diǎn)碰到X軸上的點(diǎn)疚沐,也算蓋住暂氯。
 */
public class CoverNum {

    public static int coverNum(int[] arr,int k){
        if(arr == null || arr.length == 0 || k < 0){
            return 0;
        }
        int n = arr.length;
        int L = 0;
        int R = 0;
        int max = 0;
        // 枚舉所有開(kāi)頭
        while (L < n){
            while (R < n && (arr[R] - arr[L] <= k)){
                R++;
            }
            max = Math.max(max,R - L);
            L++;
        }
        return  max;
    }
    
}

括號(hào)有效配對(duì)是指:1)任何一個(gè)左括號(hào)都能找到和其正確配對(duì)的右括號(hào),2)任何一個(gè)右括號(hào)都能找到和其正確配對(duì)的左括號(hào)有效的: (()) ()() (()()) 等無(wú)效的: (() )( 等亮蛔。

問(wèn)題一:怎么判斷一個(gè)括號(hào)字符串有效?
問(wèn)題二:如果一個(gè)括號(hào)字符串無(wú)效擎厢,返回至少填幾個(gè)字符能讓其整體有效

/**
 * 括號(hào)有效配對(duì)是指:
 * 1)任何一個(gè)左括號(hào)都能找到和其正確配對(duì)的右括號(hào)
 * 2)任何一個(gè)右括號(hào)都能找到和其正確配對(duì)的左括號(hào)
 * 有效的:    (())  ()()   (()())  等
 * 無(wú)效的:     (()   )(     等
 * 問(wèn)題一:怎么判斷一個(gè)括號(hào)字符串有效究流?
 * 問(wèn)題二:如果一個(gè)括號(hào)字符串無(wú)效,返回至少填幾個(gè)字符能讓其整體有效
 */
public class Parentheses {
    public static boolean isValid(String str){
        if(str == null || str.length() == 0){
            // 規(guī)定空串無(wú)效
            return false;
        }

        char[] c = str.toCharArray();
        int n = c.length;
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // 遇到左括號(hào)count++
            if(c[i] == '('){
                count ++;
            }else {
                count --;
            }
            // 遇到右括號(hào)count--
            if(count < 0){
                return false;
            }
        }
        return count == 0;
    }

    public static int needParentheses(String str){
        char[] c = str.toCharArray();
        int n = c.length;
        int count = 0;
        int need = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if(c[i] == '('){
                count ++;
            }else {
                count --;
            }
            if(count == -1){
                // 需要一個(gè)左括號(hào)來(lái)配對(duì)
                need++;
                count = 0;
            }
        }
        // 最后count>=0;
        // 如果count為正數(shù)动遭,則是需要幾個(gè)右括號(hào)來(lái)配對(duì)芬探,加上需要幾個(gè)左括號(hào)need
        return need + count;

    }

    public static int needParentheses2(String str){
        char[] c = str.toCharArray();
        int n = c.length;
        int count = 0;
        int need = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if(c[i] == '('){
                count ++;
            }else {
                if(count == 0){
                    need++;
                }else {
                    count --;
                }
            }
        }
        // 最后count>=0;
        // 如果count為正數(shù),則是需要幾個(gè)右括號(hào)來(lái)配對(duì)厘惦,加上需要幾個(gè)左括號(hào)need
        return need + count;

    }
    
}

括號(hào)有效配對(duì)是指:1)任何一個(gè)左括號(hào)都能找到和其正確配對(duì)的右括號(hào),2)任何一個(gè)右括號(hào)都能找到和其正確配對(duì)的左括號(hào),返回一個(gè)括號(hào)字符串中偷仿,最長(zhǎng)的括號(hào)有效子串的長(zhǎng)度。

  • 動(dòng)態(tài)規(guī)劃宵蕉,生成一個(gè)記錄位置結(jié)尾的形成的最長(zhǎng)子串的數(shù)組酝静。假設(shè)我們現(xiàn)在求i位置的最長(zhǎng)有效子串的長(zhǎng)度,我們已經(jīng)知道i-1位置的最長(zhǎng)有效子串長(zhǎng)度為l羡玛,如果此時(shí)i位置時(shí)左括號(hào)别智,那么此時(shí)以i位置結(jié)尾不可能形成有效子串,則有效子串長(zhǎng)度為0稼稿,若是以右括號(hào)結(jié)尾的那么我們可以看此時(shí)從i位置向前推l的長(zhǎng)度的前一個(gè)位置是否是一個(gè)左括號(hào)薄榛,若不是則以i位置結(jié)尾的最長(zhǎng)子串長(zhǎng)度為0讳窟,若是那么我們可以確定以i位置結(jié)尾的最長(zhǎng)子串的最小長(zhǎng)度是l+2,還能不能更長(zhǎng)我們要看此時(shí)最少形成的子串的開(kāi)頭位置的前一個(gè)位置為結(jié)尾的子串的長(zhǎng)度相加敞恋。
/**
 * 有效的最長(zhǎng)子串
 */
public class MaxParenthesesLen {
    public static int maxParenthesesLen(String str){
        if(str == null || str.length() == 0){
            return 0;
        }

        char[] c = str.toCharArray();
        int n = c.length;
        int[] dp = new int[n];
        dp[0] = 0;
        int max = 0;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            if(c[i] == ')'){
                /**
                 * 下面兩個(gè)if可以用這個(gè)替換
                 * int index = i - dp[i-1]-1;
                 * if(index >=0 && dp[index] =='('){
                 *     dp[i] = dp[i-1]+2 +(index >0 ? dp[index-1] :0);
                 * }
                 */
                if(i-dp[i-1]-1 >= 0){
                    dp[i] = c[i-dp[i-1]-1] == '('? dp[i-1]+2:0;
                }
                if(i-dp[i-1]-2 >= 0){
                    dp[i] = dp[i] + dp[i-dp[i-1]-2];
                }
            }
            max = Math.max(max,dp[i]);
        }

        return max;
    }

    // 求括號(hào)嵌套的深度,前提是括號(hào)字符串一定有效
    // 一個(gè)變量count左括號(hào)加丽啡,右括號(hào)減,抓取遍歷過(guò)程中的最大值
    public static int deep(String str){
        char[] c = str.toCharArray();
        int max = 0;
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < c.length; i++) {
            count = c[i] == '('?count+1 : count-1;
            max = Math.max(max,count);
        }

        return max;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String str = "((()))((()))()";
        System.out.println(maxParenthesesLen(str));
        System.out.println(deep(str));
    }
}

有一些排成一行的正方形硬猫。每個(gè)正方形已經(jīng)被染成紅色或者綠色÷瞪希現(xiàn)在可以選擇任意一個(gè)正方形然后用這兩種顏色的任意一種進(jìn)行染色,這個(gè)正方形的顏色將 會(huì)被覆蓋。目標(biāo)是在完成染色之后,每個(gè)紅色R都比每個(gè)綠色G距離最左側(cè)近浦徊。 返回最少需要涂染幾個(gè)正方形馏予。如樣例所示: s = RGRGR 我們涂染之后變成RRRGG滿足要求了,涂染的個(gè)數(shù)為2,沒(méi)有比這個(gè)更好的涂染方案瞧省。

  • 題意就是要求紅色在左邊綠色在右邊召川。我們可以在內(nèi)個(gè)位置作一個(gè)分界線,計(jì)算滿足要求的最少的便函個(gè)數(shù)湃鹊,分割后會(huì)分成兩個(gè)部分冕香,左邊部分需要把綠色變成紅色蛹尝,右邊部分需要把紅色變成綠色,沒(méi)分一次統(tǒng)計(jì)此時(shí)的變換次數(shù)然后選出次數(shù)最少的悉尾。如果不優(yōu)化每一次都會(huì)重新計(jì)算左邊G的個(gè)數(shù)突那,右邊R的個(gè)數(shù),我們可以用預(yù)處理技巧收集每個(gè)位置左邊個(gè)數(shù)构眯,右邊R的個(gè)數(shù)愕难。
/**
 * 有一些排成一行的正方形。每個(gè)正方形已經(jīng)被染成紅色或者綠色”拱裕現(xiàn)在可以選擇任意一個(gè)正方形然后用這兩種顏
 * 色的任意一種進(jìn)行染色,這個(gè)正方形的顏色將 會(huì)被覆蓋猫缭。目標(biāo)是在完成染色之后,每個(gè)紅色R都比每個(gè)綠色G距離最左側(cè)近。
 * 返回最少需要涂染幾個(gè)正方形壹店。如樣例所示: s = RGRGR 我們涂染之后變成RRRGG滿足要求了
 * ,涂染的個(gè)數(shù)為2,沒(méi)有比這個(gè)更好的涂染方案猜丹。
 */
public class GRNum {
    public static int grNum(String str){
        if(str == null || str.length() ==0){
            return 0;
        }
        char[] c = str.toCharArray();
        int n = c.length;
        // 由于是從左向右遍歷我們可以用一個(gè)變量表示左邊遍歷過(guò)得G的數(shù)量,
        int gNum = 0;
        // 用另一個(gè)變量表示總共的R的數(shù)量
        int rNum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if(c[i] == 'R'){
                rNum += 1;
            }
        }
        int min = Integer.MAX_VALUE;
        int res = 0;
        // 遍歷到  表示此時(shí)左邊部分是 0~i-1,右邊部分i~n-1
        // 有兩個(gè)邊界條件硅卢,全是G和全是R
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // res = 左邊部分的G的個(gè)數(shù)加上右邊部分R的個(gè)數(shù)
            res = gNum + rNum;
            if(c[i] == 'G'){
                gNum += 1;
            }else{
                rNum -= 1;
            }
            min = Math.min(res,min);
        }

        // 全是R的時(shí)候
        min = Math.min(min,gNum+rNum);
        return min;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String str = "GGRRRR";
        System.out.println(grNum(str));
    }
}

給定一個(gè)N*N的矩陣matrix射窒,只有0和1兩種值,返回邊框全是1的最大正方形的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度将塑。

例如:
01111
01001
01001
01111
01011
其中邊框全是1的最大正方形的大小為4*4脉顿,所以返回4。

  • 邊長(zhǎng)為N的矩陣中長(zhǎng)方形的個(gè)數(shù)數(shù)量級(jí)是O(N^4)
  • 正方形是O(N^3)
  • 在矩陣中枚舉所有點(diǎn)抬旺,枚舉所有可能的邊長(zhǎng)讓后校驗(yàn)此邊長(zhǎng)下是否符合題意都是1弊予,可以完成,但是每次判斷是否都是1時(shí)需要重新計(jì)算復(fù)雜度高,用預(yù)處理技巧加速校驗(yàn)過(guò)程开财。
public class OneMatrix {

    public static int oneMatrix(int[][] matrix){
        if(matrix == null || matrix.length == 0){
            return 0;
        }
        int rowN = matrix.length;
        int colN = matrix[0].length;
        // row[i][j] 表示i汉柒,j這個(gè)點(diǎn)開(kāi)始右邊連續(xù)1的長(zhǎng)度
        int[][] row = new int[rowN][colN];

        // col[i][j] 表示i,j位置開(kāi)始所有向下最長(zhǎng)的連續(xù)1的長(zhǎng)度
        int[][] col = new int[rowN][colN];

        generateRowArr(matrix,row,rowN - 1,colN - 1);
        generateColArr(matrix,col,rowN - 1,colN - 1);

        // 枚舉所有點(diǎn)和邊長(zhǎng)
        int max = 0;
        for (int i = 0; i < rowN; i++) {
            for (int j = 0; j < colN; j++) {
                for (int k = 1;k <= rowN;k++){
                    // 計(jì)算此時(shí)點(diǎn)是否符合
                    if(isV(row,col,i,j,k)){
                        max = Math.max(max,k);
                    }

                }
            }

        }

        return max;


    }

    private static boolean isV(int[][] r,int[][] c,int i ,int j,int k){
        // 取出水平方向的長(zhǎng)度
        int rowL = r[i][j];
        // 豎直方向的長(zhǎng)度
        int colL = c[i][j];
        if(rowL >= k && colL >= k){
            return true;
        }
        return false;
    }


    private static void generateRowArr(int[][] matrix,int[][] r,int row,int col){
        for(int i = 0;i <= row ;i++){
            r[i][col] = matrix[i][col] == 1 ? 1 : 0;
        }
        for (int i = 0; i <= row; i++) {
            // 每一行從右向左填
            for (int j = col - 1; j >= 0; j--) {
                r[i][j] = matrix[i][j] == 1 ? 1 + r[i][j+1]:0;
            }

        }
    }

    private static void generateColArr(int[][] matrix,int[][] c,int row,int col){
        for(int i = 0;i <= col ;i++){
            c[row][i] = matrix[row][i] == 1 ? 1 : 0;
        }
        // 從下往上填
        for (int i = row-1; i >= 0 ; i--) {
            for (int j = 0; j <= col; j++) {
                c[i][j] = matrix[i][j] == 1 ? 1 + c[i+1][j]:0;
            }

        }

    }



    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = new int[][]{
                {0,1,1,1,1},
                {0,1,0,0,1},
                {0,1,0,0,1},
                {0,1,1,1,1},
                {0,1,0,1,1}
        };
    
        System.out.println(oneMatrix(arr));

    }
}

  • 有n個(gè)打包機(jī)器從左到右一字排開(kāi)误褪,上方有一個(gè)自動(dòng)裝置會(huì)抓取一批放物品到每個(gè)打 包機(jī)上,放到每個(gè)機(jī)器上的這些物品數(shù)量有多有少碾褂,由于物品數(shù)量不相同兽间,需要工人 將每個(gè)機(jī)器上的物品進(jìn)行移動(dòng)從而到達(dá)物品數(shù)量相等才能打包。每個(gè)物品重量太大正塌、 每次只能搬一個(gè)物品進(jìn)行移動(dòng)嘀略,為了省力,只在相鄰的機(jī)器上移動(dòng)乓诽。請(qǐng)計(jì)算在搬動(dòng)最 小輪數(shù)的前提下帜羊,使每個(gè)機(jī)器上的物品數(shù)量相等。如果不能使每個(gè)機(jī)器上的物品相同鸠天, 返回-1讼育。 例如[1,0,5]表示有3個(gè)機(jī)器,每個(gè)機(jī)器上分別有1稠集、0奶段、5個(gè)物品,經(jīng)過(guò)這些輪后:
    第一輪:1 0 <- 5 => 1 1 4第二輪:1 <- 1 <- 4 => 2 1 3第三輪:2 1 <- 3 => 2 2 2
    移動(dòng)了3輪剥纷,每個(gè)機(jī)器上的物品相等痹籍,所以返回3
    例如[2,2,3]表示有3個(gè)機(jī)器,每個(gè)機(jī)器上分別有2晦鞋、2蹲缠、3個(gè)物品, 這些物品不管怎么移動(dòng)鳖宾,都不能使三個(gè)機(jī)器上物品數(shù)量相等吼砂,返回-1

  • 枚舉每個(gè)位置,比如現(xiàn)在一共有sum個(gè)貨物,現(xiàn)在在i位置鼎文,i的左邊實(shí)際有貨物L(fēng) ,右邊實(shí)際有貨物R因俐,達(dá)標(biāo)情況下每個(gè)位置的貨物為x,i的左邊有機(jī)器n,右邊有機(jī)器m拇惋,則有如下情況。
    1.如果左邊實(shí)際的貨物比nx大抹剩,右邊實(shí)際貨物比mx大撑帖,則取兩邊Max((L-nx),(R-mx));
    2.如果L-(nx)>0,R-(mx)<0, 取絕對(duì)值大的。
    3.如果L-(nx)<0,R-(mx)>0, 取絕對(duì)值大的澳眷。
    4.如果L-(nx)<0,R-(mx)<0,絕對(duì)值相加胡嘿。
    遍歷每個(gè)位置去最大值。

/**
 * 有n個(gè)打包機(jī)器從左到右一字排開(kāi)钳踊,上方有一個(gè)自動(dòng)裝置會(huì)抓取一批放物品到每個(gè)打 包機(jī)上衷敌,放到每個(gè)機(jī)器上的這些物品數(shù)量有多有少勿侯,
 * 由于物品數(shù)量不相同,需要工人 將每個(gè)機(jī)器上的物品進(jìn)行移動(dòng)從而到達(dá)物品數(shù)量相等才能打包缴罗。每個(gè)物品重量太大助琐、
 * 每次只能搬一個(gè)物品進(jìn)行移動(dòng),為了省力面氓,只在相鄰的機(jī)器上移動(dòng)兵钮。請(qǐng)計(jì)算在搬動(dòng)最 小輪數(shù)的前提下,使每個(gè)機(jī)器上的物品數(shù)量相等
 * 舌界。如果不能使每個(gè)機(jī)器上的物品相同掘譬, 返回-1。 例如[1,0,5]表示有3個(gè)機(jī)器呻拌,每個(gè)機(jī)器上分別有1葱轩、0、5個(gè)物品柏锄,經(jīng)過(guò)這些輪后:
 * 第一輪:1    0 <- 5 => 1 1 4第二輪:1 <- 1 <- 4 => 2 1 3第三輪:2    1 <- 3 => 2 2 2
 * 移動(dòng)了3輪酿箭,每個(gè)機(jī)器上的物品相等,所以返回3
 * 例如[2,2,3]表示有3個(gè)機(jī)器趾娃,每個(gè)機(jī)器上分別有2缭嫡、2、3個(gè)物品抬闷, 這些物品不管怎么移動(dòng)妇蛀,都不能使三個(gè)機(jī)器上物品數(shù)量相等,返回-1
 */
public class Machine {
    public static int machine(int[] arr){
        if(arr == null || arr.length == 0){
            return -1;
        }
        // 求總數(shù)一個(gè)有幾件物品
        int n = arr.length;
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sum += arr[i];
        }
        // 不能被整除也不符合要求
        if(sum % n != 0){
            return -1;
        }
        // 左邊實(shí)際總數(shù)(右邊貨物的數(shù)量只需要總數(shù)減去左邊的和i位置的數(shù)量就可)
        int left = 0;
        // 平均每個(gè)位置應(yīng)該有的貨物數(shù)量
        int average = sum / n;
        int max = 0;
        int temp = 0;

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if(((left - i * average) < 0) && ((sum - left-arr[i]) - ((n-i-1)*average))<0){
                 temp = Math.abs(left - i * average) + Math.abs((sum - left-arr[i])-((n-i-1)*average));
                max = Math.max(max,temp);
            }else{
                temp = Math.max(Math.abs(left - i * average),Math.abs((sum - left-arr[i]) - ((n-i-1)*average)));
                max = Math.max(max,temp);
            }

            left += arr[i];

        }
        return max;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,0,5};
        System.out.println(machine(arr));
    }
}

  • 給定一個(gè)數(shù)組arr長(zhǎng)度為N笤成,你可以把任意長(zhǎng)度大于0且小于N的前綴作為左部分评架,剩下的 作為右部分。
    但是每種劃分下都有左部分的最大值和右部分的最大值炕泳,請(qǐng)返回最大的纵诞, 左部分最大值減去右部分最大值的絕對(duì)值。
  • 流程求數(shù)組中的最大值培遵,然后減去0位置和i-1位置較小的那個(gè)一數(shù)浙芙。
/**
 * 給定一個(gè)數(shù)組arr長(zhǎng)度為N,你可以把任意長(zhǎng)度大于0且小于N的前綴作為左部分籽腕,剩下的 作為右部分嗡呼。
 *
 * 但是每種劃分下都有左部分的最大值和右部分的最大值,請(qǐng)返回最大的皇耗, 左部分最大值減去右部分最大值的絕對(duì)值南窗。
 */
public class ArrayOfMax {

    public static int arrayOfMax(int[] arr){
        // 假設(shè)輸入?yún)?shù)有效
        int n = arr.length;
        int max = arr[0];
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            max = Math.max(arr[i],max);
        }

        int temp = arr[0] > arr[n-1] ? arr[n-1] : arr[0];
        return max - temp;
    }
  
}

  • 給定一個(gè)數(shù)組arr,已知其中所有的值都是非負(fù)的,將這個(gè)數(shù)組看作一個(gè)容器万伤, 請(qǐng)返回容器能裝多少水比如窒悔,arr = {3,1壕翩,2蛉迹,5,2放妈,4}北救,根據(jù)值畫(huà)出的直方圖就是容器形狀,該容 器可以裝下5格水再比如芜抒,arr = {4珍策,5,1宅倒,3攘宙,2},該容器可以裝下2格水拐迁。
  • 雙指針蹭劈,數(shù)組的頭和尾不可能形成容器直接跳過(guò),記錄一個(gè)左邊最大值线召,一個(gè)右邊最大值铺韧,如果左小于右先結(jié)算左邊水量,如果右小于左先結(jié)算右邊的水量缓淹,哪邊是瓶頸就先結(jié)算哪邊的水量哈打。
public class Water {
    public static int water(int[] arr){
        if(arr == null || arr.length == 0){
            return 0;
        }
        int n = arr.length;
        // 由于首尾都不能形成容器,多以不計(jì)算首位
        // 一開(kāi)始的左邊最大就是0位置讯壶,右邊最大就是n-1位置
        int leftMax = arr[0];
        int rightMax = arr[n-1];
        int L = 1;
        int R = n - 2;
        int water = 0;
        // 哪邊的最大值是小先結(jié)算哪邊(小的一邊是瓶頸)
       while (L <= R){
           if(leftMax < rightMax){
               // 結(jié)算左邊
               water += Math.max(0,leftMax - arr[L]);
               leftMax = Math.max(leftMax,arr[L++]);
           }else {
               // 結(jié)算右邊
               water += Math.max(0,rightMax - arr[R]);
               rightMax = Math.max(rightMax,arr[R--]);

           }
       }

       return water;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4,5,1,3,2};
        System.out.println(water(arr));
    }
}

  • 如果給你一個(gè)二維數(shù)組料仗,每一個(gè)值表示這一塊地形的高度,
    求整塊地形能裝下多少水伏蚊。
  • 利用小根堆求解立轧。由于四個(gè)邊都不能形成裝水區(qū)域,首先把四個(gè)邊加入到小根堆中躏吊,在準(zhǔn)備一個(gè)布爾類型的二維數(shù)組肺孵,記錄所有進(jìn)過(guò)小根堆的位置,進(jìn)過(guò)一次后就不允許在進(jìn)入小根堆了颜阐。每次彈出一個(gè)元素然后收集他相鄰的上下左右四個(gè)位置的水位,然后把四個(gè)位置放入下根堆吓肋,重復(fù)上述過(guò)程直到小根堆變?yōu)榭铡?/li>
/**
 * 如果給你一個(gè)二維數(shù)組凳怨,每一個(gè)值表示這一塊地形的高度,
 * 求整塊地形能裝下多少水。
 */
public class HeapWater {
    public static int heapWater(int[][] matrix){
        if(matrix == null || matrix.length == 0){
            return 0;
        }
        // 小根堆
        PriorityQueue<Node> heap = new PriorityQueue<>(new MyComparator());
        // 先把二維數(shù)組四個(gè)邊加入到堆中
        int rowNum = matrix.length;
        int colNum = matrix[0].length;
        boolean[][] flag = new boolean[rowNum][colNum];
        for (int i = 0;i < colNum;i++){
            // 上下兩行
            heap.offer(new Node(matrix[0][i],0,i));
            heap.offer(new Node(matrix[rowNum-1][i],rowNum-1,i));
            flag[0][i] = true;
            flag[rowNum-1][i] = true;
        }

        for (int i = 1; i < rowNum-1; i++) {
            // 左右兩列
            heap.offer(new Node(matrix[i][0],i,0));
            heap.offer(new Node(matrix[i][colNum-1],i,colNum-1));
            flag[i][0] = true;
            flag[i][colNum-1] = true;
        }
        int max = 0;
        int water = 0;
        while (!heap.isEmpty()){
            // 彈出元素收集上下左右的水
            Node poll = heap.poll();
            max = Math.max(max,poll.value);
            // 進(jìn)過(guò)小根堆的元素都是結(jié)算過(guò)得不要重復(fù)結(jié)算
            if(poll.i-1>=0 &&!flag[poll.i-1][poll.j]){
                water += Math.max(0,(max-matrix[poll.i-1][poll.j]));
                heap.offer(new Node(matrix[poll.i-1][poll.j],poll.i-1,poll.j));
                flag[poll.i-1][poll.j] = true;
            }
            if(poll.i+1 < rowNum && !flag[poll.i+1][poll.j]){
                water += Math.max(0,(max-matrix[poll.i+1][poll.j]));
                heap.offer(new Node(matrix[poll.i+1][poll.j],poll.i+1,poll.j));
                flag[poll.i+1][poll.j] = true;
            }
            if(poll.j-1>=0 && !flag[poll.i][poll.j-1]){
                water += Math.max(0,max-(matrix[poll.i][poll.j-1]));
                heap.offer(new Node(matrix[poll.i][poll.j-1],poll.i,poll.j-1));
                flag[poll.i][poll.j-1] = true;
            }
            if(poll.j+1<colNum && !flag[poll.i][poll.j+1]){
                water += Math.max(0,(max-matrix[poll.i][poll.j+1]));
                heap.offer(new Node(matrix[poll.i][poll.j+1],poll.i,poll.j+1));
                flag[poll.i][poll.j+1] = true;
            }

        }

        return water;

    }

    // 自定義比較器
    static class MyComparator implements Comparator<Node>{
        @Override
        public int compare(Node o1, Node o2) {
            return o1.value - o2.value;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[][] martix = {
                {4,4,4,4,4},
                {4,1,4,1,4},
                {4,2,4,3,4},
                {4,4,4,4,4}

        };
        System.out.println(heapWater(martix));
    }
}

public class Node {
    // 橫坐標(biāo)
    public int i;
    // 縱坐標(biāo)
    public int j;
    int value;
    public Node(int value,int i,int j){
        this.value = value;
        this.i = i;
        this.j = j;
    }
}
  • 給定一個(gè)有序數(shù)組arr肤舞,給定一個(gè)正數(shù)aim
    1)返回累加和為aim的紫新,所有不同二元組
    2)返回累加和為aim的,所有不同三元組
  • 雙指針求解李剖。定義雙指針L和R,應(yīng)為數(shù)組是有序的那么必然存在單調(diào)性芒率,規(guī)定arr[L]+arr[R]和為S,當(dāng)S>aim時(shí)向左移動(dòng)R篙顺,當(dāng)S小于aim時(shí)偶芍,向右移動(dòng)R,當(dāng)S等于aim時(shí)找到一個(gè)二元組德玫。注意只有在L不等于L-1或者R不等R+1的情況下才收集答案匪蟀,應(yīng)為這種情況下收集到的答案是第一次遇到的二元組。
/**
 * 給定一個(gè)有序數(shù)組arr宰僧,給定一個(gè)正數(shù)aim
 * 1)返回累加和為aim的材彪,所有不同二元組
 * 2)返回累加和為aim的,所有不同三元組
 */
public class ErYaun {
    // 返回二維數(shù)組每一行代表一個(gè)二元組琴儿,第一列代表二元組中第一個(gè)數(shù)
    // 第二列代表二元組中第二個(gè)數(shù)
    public static List<Yuan> erYuan(int[] arr, int aim){
        if(arr == null || arr.length == 0){
            return null;
        }
        int n = arr.length;
        List<Yuan> res = new ArrayList<>();
        // 定義雙指針
        int L = 0;
        int R = n - 1;

        while (L < R){
            if(arr[L]+arr[R] < aim){
                // L向右移動(dòng)
                L ++;
            }else if(arr[L]+arr[R] > aim){
                // R向左移動(dòng)
                R --;
            }else{
               if(L == 0 || arr[L] != arr[L-1]){
                   res.add(new Yuan(arr[L++],arr[R]));
               }else{
                   L++;
               }
            }
        }
        return res;
    }

    // 三元段化,從頭到尾遍歷元素,當(dāng)前位置i 用aim - arr[i] 看i+1開(kāi)始有多少二元組達(dá)標(biāo)aim-arr[i]
    public static List<SanYuan> sanYuan(int[] arr,int aim){
        if(arr == null || arr.length == 0){
            return null;
        }
        int n = arr.length;
        List<SanYuan> res = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // 定義雙指針,每次開(kāi)頭都會(huì)變化
            int L = i + 1;
            int R = n - 1;
            int temp = aim - arr[i];
            while (L < R){
                if(arr[L]+arr[R] < temp){
                    // L向右移動(dòng)
                    L ++;
                }else if(arr[L]+arr[R] > temp){
                    // R向左移動(dòng)
                    R --;
                }else{
                    if(L == 0 || arr[L] != arr[L-1]){
                        res.add(new SanYuan(arr[i],arr[L++],arr[R]));
                    }else{
                        L++;
                    }

                }
       }
        }
        return res;
    }
    
}

  • 長(zhǎng)度為N的數(shù)組arr造成,一定可以組成N^2個(gè)數(shù)值對(duì)显熏。
    例如arr = [3,1,2],
    數(shù)值對(duì)有(3,3) (3,1) (3,2) (1,3) (1,1) (1,2) (2,3) (2,1) (2,2)谜疤,
    也就是任意兩個(gè)數(shù)都有數(shù)值對(duì)佃延,而且自己和自己也算數(shù)值對(duì)。
    數(shù)值對(duì)怎么排序夷磕?規(guī)定履肃,第一維數(shù)據(jù)從小到大,第一維數(shù)據(jù)一樣的坐桩,第二維數(shù)組也從小到大尺棋。所以上面的數(shù)值對(duì)排序的結(jié)果為:
    (1,1)(1,2)(1,3)(2,1)(2,2)(2,3)(3,1)(3,2)(3,3)
    給定一個(gè)數(shù)組arr,和整數(shù)k绵跷,返回第k小的數(shù)值對(duì)膘螟。
  • 假設(shè)數(shù)組有序,那么第K小的數(shù)值對(duì)的第一元素在原素組的下標(biāo)其實(shí)可以算出來(lái)是index = k-1/n,根據(jù)第一維下標(biāo)可以知道幫我們搞定了前面n(index)個(gè)碾局,還有幾個(gè)要搞定呢荆残?-> k-(n(index))個(gè),第二個(gè)下標(biāo)就是求在大于等于index情況下找出(k-nindex)個(gè)的位置(k-nindex)/n
/**
 * 長(zhǎng)度為N的數(shù)組arr净当,一定可以組成N^2個(gè)數(shù)值對(duì)内斯。
 * 例如arr = [3,1,2]蕴潦,
 * 數(shù)值對(duì)有(3,3) (3,1) (3,2) (1,3) (1,1) (1,2) (2,3) (2,1) (2,2),
 * 也就是任意兩個(gè)數(shù)都有數(shù)值對(duì)俘闯,而且自己和自己也算數(shù)值對(duì)潭苞。
 * 數(shù)值對(duì)怎么排序?規(guī)定真朗,第一維數(shù)據(jù)從小到大此疹,第一維數(shù)據(jù)一樣的,第二維數(shù)組也從小到大遮婶。所以上面的數(shù)值對(duì)排序的結(jié)果為:
 * (1,1)(1,2)(1,3)(2,1)(2,2)(2,3)(3,1)(3,2)(3,3)
 *
 * 給定一個(gè)數(shù)組arr蝗碎,和整數(shù)k,返回第k小的數(shù)值對(duì)蹭睡。
 */
public class KSmall {

    public static int[] kSmall(int[] arr,int k){
        if(arr == null || arr.length == 0){
            return null;
        }
        int n = arr.length;
        if(k > n*n){
            return null;
        }
        // 定位第一個(gè)坐標(biāo)衍菱,如果數(shù)組長(zhǎng)度為n,那么我們知道第一元素會(huì)幫我搞定n個(gè)數(shù)值對(duì)
        // 第二個(gè)會(huì)幫我搞定n個(gè)數(shù)值對(duì),所以我們可以得知如果求第k小那么在有序數(shù)組中
        // 第一維小標(biāo)一定在(k-1)/n的位置
        int firstIndex = (k - 1) / n;
        // 第二維元素求解肩豁,若我們已經(jīng)知道了第一維的下標(biāo)脊串,那么小于這個(gè)小標(biāo)的數(shù)的個(gè)數(shù)我們假設(shè)為a,等于這個(gè)下標(biāo)位置數(shù)的個(gè)數(shù)為b
        // a可以幫我們搞定a*n個(gè),那么還剩下k-a*n個(gè)沒(méi)搞定清钥,一定是用等于等于這個(gè)下標(biāo)的數(shù)字完成的有b個(gè)小標(biāo)為(k-a*n) - 1/b
        // 小于數(shù)量
        int small = 0;
        // 等于數(shù)量
        int eq = 0;
        // 利用parttion過(guò)程求無(wú)數(shù)數(shù)組中第k小問(wèn)題
        int r1 = process(arr,0,n-1,firstIndex);
        for(int i = 0;i < n;i++){
            if(arr[i] < r1){
                small++;
            }
            if(arr[i] == r1) {
                eq ++;
            }
        }
        int r2 = process(arr,0,n-1,((k-small*n)-1)/eq);
        return new int[]{r1,r2};
    }

    // 無(wú)序數(shù)組中求第k小的數(shù)琼锋,時(shí)間復(fù)雜度O(N)
    private static int[]  parttion(int[] arr,int L,int R,int aim){

        // 小于區(qū)域
        int less = L-1;
        // 大于區(qū)域
        int more = R+1;
        int cur = L;
        // 一次循環(huán)小于index位置數(shù)的進(jìn)小于區(qū)域,
        // 大于index 位置數(shù)的進(jìn)大于區(qū)域
        // 等于index位置數(shù)的不動(dòng)
        while (cur < more){
            if(arr[cur] < aim){
                // 進(jìn)小于區(qū)域,跟小于區(qū)域下一個(gè)位置交換祟昭,小于區(qū)域向右擴(kuò)一個(gè)位置
                // 當(dāng)前元素向前移動(dòng)一個(gè)位置
                swap(arr,cur++,++less);
            }else if(arr[cur] > aim){
                // 進(jìn)大于區(qū)域缕坎,跟大于區(qū)域前一個(gè)交換,大于區(qū)域向左縮小一個(gè)位置
                // 當(dāng)前位置不變
                swap(arr,cur,--more);
            }else {
                cur++;
            }
        }
        // 最后放回等于L~R必定都是等于k位置的數(shù)
        return new int[]{less+1,more-1};

    }

    private static int process(int[] arr,int L,int R,int k){
        while (L <= R){
            // 只會(huì)進(jìn)一側(cè)
            int aim = arr[L + (int)(Math.random()*(R - L+1))];
            int[] parttion = parttion(arr, L, R,aim);
            if(k >= parttion[0] && k<=parttion[1]){
                return arr[parttion[0]];
            }else if(k < parttion[0]){
                R = parttion[0]-1;
            }else {
                L = parttion[1]+1;
            }
        }
        // 這一句不會(huì)執(zhí)行
        return 0;
    }

    private static void swap(int[] arr,int i,int j){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}

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