【C语言】LeetCode热题100之技巧

【C语言】LeetCode热题100之技巧

136. 只出现一次的数字

简单

给你一个 非空 整数数组 nums ，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

你必须设计并实现线性时间复杂度的算法来解决此问题，且该算法只使用常量额外空间。

示例 1 ：

输入：nums = [2,2,1]

输出：1

示例 2 ：

输入：nums = [4,1,2,1,2]

输出：4

示例 3 ：

输入：nums = [1]

输出：1

提示：

• 1 <= nums.length <= 3 * 104
• -3 * 104 <= nums[i] <= 3 * 104
• 除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。

int singleNumber(int* nums, int numsSize) {
    int ret = 0;
    for (int i = 0; i < numsSize; ++i) {
        ret ^= nums[i];
    }
    return ret;
}

169. 多数元素

简单

给定一个大小为 n 的数组 nums ，返回其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

你可以假设数组是非空的，并且给定的数组总是存在多数元素。

示例 1：

输入：nums = [3,2,3]
输出：3

示例 2：

输入：nums = [2,2,1,1,1,2,2]
输出：2

提示：

• n == nums.length
• 1 <= n <= 5 * 104
• -109 <= nums[i] <= 109

进阶：尝试设计时间复杂度为 O(n)、空间复杂度为 O(1) 的算法解决此问题。

int majorityElement(int* nums, int numsSize) {
    int cnt = 0;
    int curNum;
    for (int i = 0; i < numsSize; ++i) {
        if (cnt == 0) {
            curNum = nums[i];
        }
        curNum == nums[i] ? cnt++ : cnt--;
    }
    return curNum;
}

75. 颜色分类

中等

给定一个包含红色、白色和蓝色、共 n 个元素的数组 nums ，原地 对它们进行排序，使得相同颜色的元素相邻，并按照红色、白色、蓝色顺序排列。

我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

必须在不使用库内置的 sort 函数的情况下解决这个问题。

示例 1：

输入：nums = [2,0,2,1,1,0]
输出：[0,0,1,1,2,2]

示例 2：

输入：nums = [2,0,1]
输出：[0,1,2]

提示：

• n == nums.length
• 1 <= n <= 300
• nums[i] 为 0、1 或 2

进阶：

• 你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

void swap(int *a, int *b) {
    int t = *a;
    *a = *b;
    *b = t;
}

void sortColors(int* nums, int numsSize) {
    int p0 = 0, p2 = numsSize - 1;
    for (int i = 0; i < numsSize; ++i) {
        while (i <= p2 && nums[i] == 2) {
            swap(&nums[i], &nums[p2]);
            p2--;
        }
        if (nums[i] == 0) {
            swap(&nums[i], &nums[p0]);
            p0++;
        }
    }
}

31. 下一个排列

中等

整数数组的一个 排列 就是将其所有成员以序列或线性顺序排列。

• 例如，arr = [1,2,3] ，以下这些都可以视作 arr 的排列：[1,2,3]、[1,3,2]、[3,1,2]、[2,3,1] 。

整数数组的 下一个排列 是指其整数的下一个字典序更大的排列。更正式地，如果数组的所有排列根据其字典顺序从小到大排列在一个容器中，那么数组的 下一个排列 就是在这个有序容器中排在它后面的那个排列。如果不存在下一个更大的排列，那么这个数组必须重排为字典序最小的排列（即，其元素按升序排列）。

• 例如，arr = [1,2,3] 的下一个排列是 [1,3,2] 。
• 类似地，arr = [2,3,1] 的下一个排列是 [3,1,2] 。
• 而 arr = [3,2,1] 的下一个排列是 [1,2,3] ，因为 [3,2,1] 不存在一个字典序更大的排列。

给你一个整数数组 nums ，找出 nums 的下一个排列。

必须 原地 修改，只允许使用额外常数空间。

示例 1：

输入：nums = [1,2,3]
输出：[1,3,2]

示例 2：

输入：nums = [3,2,1]
输出：[1,2,3]

示例 3：

输入：nums = [1,1,5]
输出：[1,5,1]

提示：

• 1 <= nums.length <= 100
• 0 <= nums[i] <= 100

题解：

我们希望找到一种方法，能够找到一个大于当前序列的新序列，且变大的幅度尽可能小。具体地：

我们需要将一个左边的「较小数」与一个右边的「较大数」交换，以能够让当前排列变大，从而得到下一个排列。

同时我们要让这个「较小数」尽量靠右，而「较大数」尽可能小。当交换完成后，「较大数」右边的数需要按照升序重新排列。这样可以在保证新排列大于原来排列的情况下，使变大的幅度尽可能小。

void swap(int* a, int* b) {
    int t = *a;
    *a = *b;
    *b = t;
}

void reverse(int* nums, int left, int right) {
    while (left < right) {
        swap(nums + left, nums + right);
        left++;
        right--;
    }
}

void nextPermutation(int* nums, int numsSize) {
    int i = numsSize - 2;
    while (i >= 0 && nums[i] >= nums[i + 1]) {
        i--;
    }
    if (i >=  0) {
        int j = numsSize - 1;
        while (j >= 0 && nums[i] >= nums[j]) {
            j--;
        }
        swap(nums + i, nums + j);
    }
    reverse(nums, i + 1, numsSize - 1);
}

287. 寻找重复数

中等

给定一个包含 n + 1 个整数的数组 nums ，其数字都在 [1, n] 范围内（包括 1 和 n），可知至少存在一个重复的整数。

假设 nums 只有 一个重复的整数 ，返回 这个重复的数 。

你设计的解决方案必须 不修改 数组 nums 且只用常量级 O(1) 的额外空间。

示例 1：

输入：nums = [1,3,4,2,2]
输出：2

示例 2：

输入：nums = [3,1,3,4,2]
输出：3

示例 3 :

输入：nums = [3,3,3,3,3]
输出：3

提示：

• 1 <= n <= 105
• nums.length == n + 1
• 1 <= nums[i] <= n
• nums 中 只有一个整数 出现 两次或多次 ，其余整数均只出现 一次

进阶：

• 如何证明 nums 中至少存在一个重复的数字?
• 你可以设计一个线性级时间复杂度 O(n) 的解决方案吗？

快慢指针

int findDuplicate(int* nums, int numsSize) {
    int slow = 0, fast = 0;
    do {
        slow = nums[slow];
        fast = nums[nums[fast]];
    } while (fast != slow);
    slow = 0;
    while (fast != slow) {
        fast = nums[fast];
        slow = nums[slow];
    }
    return slow;
}