程式碼隨想錄- Day01

肥猪任猪發表於2024-11-27

Day 1 二分查詢&雙指標

704. 二分查詢

題目描述

給定一個 n 個元素有序的（升序）整型陣列 nums 和一個目標值 target ，寫一個函式搜尋 nums 中的 target，如果目標值存在返回下標，否則返回 -1。

示例 1:

輸入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
輸出: 4
解釋: 9 出現在 nums 中並且下標為 4

示例 2:

輸入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
輸出: -1
解釋: 2 不存在 nums 中因此返回 -1

提示：

  1. 你可以假設 nums 中的所有元素是不重複的。
  2. n 將在 [1, 10000]之間。
  3. nums 的每個元素都將在 [-9999, 9999]之間。

思路

二分查詢，採用左閉右閉更符合我的思維習慣。

程式碼

class Solution {
  public int search(int[] nums, int target) {
    int left = 0;
    int right = nums.length - 1;
    while (left <= right) {  // 由於是左閉右閉，因此left == right是有意義的
      int mid = (left + right) / 2;
      if (nums[mid] > target) {
        right = mid - 1;
      } else if (nums[mid] < target) {
        left = mid + 1;
      } else {
        return mid;
      }
    }
    return -1;
  }
}

27. 移除元素

題目描述

給你一個陣列 nums 和一個值 val，你需要 原地 移除所有數值等於 val 的元素。元素的順序可能發生改變。然後返回 nums 中與 val 不同的元素的數量。

假設 nums 中不等於 val 的元素數量為 k，要透過此題，您需要執行以下操作：

  • 更改 nums 陣列，使 nums 的前 k 個元素包含不等於 val 的元素。nums 的其餘元素和 nums 的大小並不重要。
  • 返回 k。

使用者評測：

評測機將使用以下程式碼測試您的解決方案：

int[] nums = [...]; // 輸入陣列
int val = ...; // 要移除的值
int[] expectedNums = [...]; // 長度正確的預期答案。
                            // 它以不等於 val 的值排序。

int k = removeElement(nums, val); // 呼叫你的實現

assert k == expectedNums.length;
sort(nums, 0, k); // 排序 nums 的前 k 個元素
for (int i = 0; i < actualLength; i++) {
    assert nums[i] == expectedNums[i];
}

如果所有的斷言都透過，你的解決方案將會 透過。

示例 1：

輸入：nums = [3,2,2,3], val = 3
輸出：2, nums = [2,2,_,_]
解釋：你的函式函式應該返回 k = 2, 並且 nums 中的前兩個元素均為 2。
你在返回的 k 個元素之外留下了什麼並不重要（因此它們並不計入評測）。

示例 2：

輸入：nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
輸出：5, nums = [0,1,4,0,3,_,_,_]
解釋：你的函式應該返回 k = 5，並且 nums 中的前五個元素為 0,0,1,3,4。
注意這五個元素可以任意順序返回。
你在返回的 k 個元素之外留下了什麼並不重要（因此它們並不計入評測）。

提示：

  • 0 <= nums.length <= 100
  • 0 <= nums[i] <= 50
  • 0 <= val <= 100

思路

本題可以使用暴力法求解，且不會超時。

// 暴力法
class Solution {
  public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int len = nums.length;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
      if (nums[i] == val) {
        for (int j = i; j < len - 1; j++) {
          nums[j] = nums[j + 1];
        }
        i--;  // 所有元素向前移動了一位，因此為移動到下一個元素i實際上不需要再向前
        len--;
      }
    }
    return len;
  }
}

更快速的方法是使用雙指標法（具體而言是快慢指標）。快慢指標的思路是：維護一快一慢兩個指標，初始化時都指向位置0.每進行一次迴圈，無論如何快指標都會前進一位，而慢指標的前進則有條件：當快指標指向位置上的值不等於val時，慢指標才前進一位，此外將慢指標指向位置的值更新為快指標指向位置上的值。

快慢指標法中，慢指標實際上指向的是需要更新的位置，並且只有在快指標探索到合法值時才會前進，因此慢指標同時也記錄了移除全部非法值之後的陣列長度，也就是題目要求的返回值。

// 快慢指標法
class Solution {
  public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int fastPointer = 0;
    int slowPointer = 0;
    while (fastPointer < nums.length) {
      if (nums[fastPointer] != val) {
        nums[slowPointer++] = nums[fastPointer];
      }
      fastPointer++;
    }
    return slowPointer;
  }
}

977. 有序陣列的平方

題目描述

給你一個按 非遞減順序 排序的整數陣列 nums，返回 每個數字的平方 組成的新陣列，要求也按 非遞減順序 排序。

示例 1：

輸入：nums = [-4,-1,0,3,10]
輸出：[0,1,9,16,100]
解釋：平方後，陣列變為 [16,1,0,9,100]
排序後，陣列變為 [0,1,9,16,100]

示例 2：

輸入：nums = [-7,-3,2,3,11]
輸出：[4,9,9,49,121]

提示：

  • 1 <= nums.length <= 104
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • nums 已按 非遞減順序 排序

思路

本題可以使用暴力法求解，且不會超時。

// 暴力法
class Solution {
  public int[] sortedSquares(int[] nums) {
    int[] square = new int[nums.length];
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
      square[i] = nums[i] * nums[i];
    }
    Arrays.sort(square);
    return square;
  }
}

也可以使用更快的雙指標法。關鍵是注意到平方數的特點，即離數軸原點越遠，平方數越大。由於nums已經按照非遞減順序排好，則可知該陣列兩端的數所得的平方數可能是最大的。因此維護兩個指標，分別從頭尾出發。

// 雙指標法
class Solution {
  public int[] sortedSquares(int[] nums) {
    int left = 0;
    int right = nums.length - 1;
    int[] result = new int[nums.length];
    int i = nums.length - 1;
    while (i >= 0) {
      if (nums[left] * nums[left] < nums[right] * nums[right]) {
        result[i] = nums[right] * nums[right];
        right--;
      } else {
        result[i] = nums[left] * nums[left];
        left++;
      }
    }
    return result;
  }
}

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