經典面試題(二)附答案 演算法+資料結構+程式碼 微軟Microsoft、谷歌Google、百度、騰訊
例如,當a=3,b=5,N=6時,序列為3,5,6,9,10,12
(1)、設計一個函式void generate(int a,int b,int N ,int * Q)計算Q的前幾項
(2)、設計測試資料來驗證函式程式在各種輸入下的正確性。
感覺有點類似歸併排序的Merge。有兩個陣列A、B。
陣列A存放:3*1、3*2、3*3…
陣列B存放:5*1、5*2、5*3…
有兩個指標 i, j,分別指向A、B的第一個元素。取Min( A[i], B[j] ),並將較小值的指標前移,然後繼續比較。
當然,程式設計實現的時候,完全沒有必要申請兩個陣列,用兩個變數就可以。
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void Generate( int a,int b,int N ,int * Q )
- {
- int tmpA, tmpB;
- int i = 1;
- int j = 1;
- for( int k=0; k<N; k++ )
- {
- tmpA = a * i;
- tmpB = b * j;
- if( tmpA <= tmpB )
- {
- Q[k] = tmpA;
- i++;
- }
- else
- {
- Q[k] = tmpB;
- j++;
- }
- }
- }
- int main()
- {
- int Q[6];
- Generate( 3, 5, 6 ,Q );
- return 0;
- }
2.有一個由大小寫組成的字串,現在需要對他進行修改,將其中的所有小寫字母排在大寫字母的前面(大寫或小寫字母之間不要求保持原來次序),如有可能儘量選擇時間和空間效率高的演算法c語言函式原型void proc(char *str)
也可以採用你自己熟悉的語言
應該類似快排的partition。快排的partition也有兩種常見的實現:從左往右掃描、從兩頭往中間掃描。這裡使用從左往後掃描的方式。
字串在調整的過程中可以分成兩個部分:已排好的小寫字母部分、待調整的剩餘部分。用兩個指標i和j,其中i指向待調整的剩餘部分的第一個元素,用j指標遍歷待調整的部分。當j指向一個小寫字母時,交換i和j所指的元素。向前移動i、j,直到字串末尾。
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void Proc( char *str )
- {
- int i = 0;
- int j = 0;
- //移動指標i, 使其指向第一個大寫字母
- while( str[i] != '\0' && str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z' ) i++;
- if( str[i] != '\0' )
- {
- //指標j遍歷未處理的部分,找到第一個小寫字母
- for( j=i; str[j] != '\0'; j++ )
- {
- if( str[j] >= 'a' && str[j] <= 'z' )
- {
- char tmp = str[i];
- str[i] = str[j];
- str[j] = tmp;
- i++;
- }
- }
- }
- }
- int main()
- {
- char data[] = "SONGjianGoodBest";
- Proc( data );
- return 0;
- }
3.如何隨機選取1000個關鍵字。
給定一個資料流,其中包含無窮盡的搜尋關鍵字(比如,人們在谷歌搜尋時不斷輸入的關鍵字)。如何才能從這個無窮盡的流中隨機的選取1000個關鍵字?
說實話我不會做,是看網上的答案。感覺是對的,但又說不上為什麼。
思路是這樣的:
1.申請一個1000個元素的陣列,用於儲存最後選中的關鍵字
2.將資料流中前1000個直接放入陣列中
3.對於第n個元素(n>1000), 以1000/n的概率隨機替換陣列中的一個元素
這個就能保證每個元素都以1000/n的概率被選中。哎,為什麼?先放這吧,以後再說。
4.判斷一個自然數是否是某個數的平方。說明:當然不能使用開方運算。
也就是判斷一個自然數是否是完全平方數。
方法一:從1開始逐個嘗試,即判斷1*1,2*2,3*3…,演算法複雜度O( N^0.5 )
方法二:相當於在1…N之間找一個數x,使x*x = N。這樣看就是一個查詢問題,所以用折半查詢。演算法複雜度O( logN )。
方法三:使用完全平方數的性質:每個完全平方數都可以表示成一系列奇數的和。
不妨這樣簡單理解一下:
設x是一個完全平方數,即 x = a^2,所以
a^2 = ( a – 1 +1 )^2 = (a-1)^2 + 2( a – 1 ) + 1
=( (a-2) + 1 )^2 + 2( a – 1 ) + 1
=(a-2)^2 + ( 2( a – 2 ) + 1 ) + (2( a – 1 ) + 1 )
即 x = 1 + 3 + 5 + … + (2( a – 1 ) + 1 )
故x可以表示為一系列奇數的和.
因此判斷完全平方數的演算法:x – 1 – 3 – 5…即從x中連續不斷的減去一個奇數,如果結果可以為0,則x是完全平方數。否則,不是。演算法複雜度O(N ),當然由於這裡做的全部是減法,可能也回比較快。
5.給定能隨機生成整數1到5的函式,寫出能隨機生成整數1到7的函式。
關鍵是要保證每個數字產生的概率相等。
把能隨機生成整數1到5的函式記為R15。
我的想法是:把R15呼叫6次,然後統計這6次中,某個數字出現的次數。比如,統計1出現的次數。1的次數[0, 6],然後給次數加一,就可以隨機生成1到7之間的整數。
網上的解法:首先,呼叫7次R15。然後,取最大值對應的下標,由這些值構成了一個新陣列。然後繼續呼叫R15,直到最後只剩下一個數字。
{ 1,2,3,4,5,6,7 }
5,3,1,5,2,4,5
{ 1, , ,4, , ,7 }
4, , ,1, , ,3
{ 1 }
6.1024! 末尾有多少個?
求末尾0個數,也就是對1024!進行因子分解,求因子中10的個數。在進一步,因子中10的個數,就相當與質因子中2*5的個數。因為質因子5的個數比2少,所以也就是求1024!中質因子5的個數。
1,2,3,…,1024中哪些數都含有質因子5?主要有以下幾類:
第一類:5的倍數,1024/5 = 204個
第二類:25的倍數,1024/25 = 40個
第三類:125的倍數,1024/125 = 8個
第四類:625的倍數,1024/625 = 1個
則,總的因子5的個數:204 + 40 + 8 + 1 = 253
當然,為什麼加起來就是最後的答案?這個不難,自己想想吧。
7. 有個海盜,按照等級從5到1排列,最大的海盜有權提議他們如何分享枚金幣。
但其他人要對此表決,如果多數反對,那他就會被殺死。
他應該提出怎樣的方案,既讓自己拿到儘可能多的金幣又不會被殺死?
(提示:有一個海盜能拿到98%的金幣)
很有意思的一個題。嘿嘿,不會做,也還是看網上答案的。
當有5個人時,等級為5的海盜,等級最高,他來分配。分配時要考慮兩個問題:利益最大、不被殺死。至於他的分配方案會不會招來殺身之禍,完全取決於其他4個人的反應。所以考慮,4個人的情況。
當有4個人時,等級為4的海盜,等級最高,他來分配。至於他的分配方案會不會招來殺身之禍,完全取決於其他3個人的反應。所以考慮,3個人的情況。
…
當有2個人時,等級為2的海盜,等級最高,他來分配。這時他就可以肆無忌憚的分配了。分配方案:100,0。即給自己100枚金幣,給等級為1的海盜0枚金幣。雖然對等級為1的海盜來說很不公平,但是他反對也沒用,因為只有兩個人,他佔不了大多數。
再來考慮三個人的問題。當有3個人時,等級為3的海盜,等級最高,他來分配。他只要在前兩個人中爭取一個人就行。分配方案:99,0,1。這樣等級為1的海盜肯定不會反對,因為比2個人的時候分的多。只有等級為2的海盜反對,但是沒有用
考慮四個人的情況。分配方案:99,0,1,0。等級為4、2的海盜滿意。
五個人的情況。分配方案:98,0,1,0,1。
8.給定一個集合A=[0,1,3,8](該集合中的元素都是在,之間的數字,但未必全部包含),指定任意一個正整數K,請用A中的元素組成一個大於K的最小正整數。
比如,A=[1,0] K=21 那麼輸出結構應該為100。
首先,計算正整數K的位數。假設k有m位。把用A中的元素組成一個大於K的最小正整數記為x。那麼x就有m位或者m+1位。
根據K的最高位,在A中選數字。分兩種情況:A中的數字都比k的最高位小、A中至少有一個數字等於大於k的最高位。
1.A中的數字都比k的最高位小,則x有m+1位。這時,只要用A中的數字組成一個m+1位的最小正整數即可。
2.A中至少有一個數字等於大於k的最高位。這時x的最高位就是不小於K最高位的最小數字。然後,用同樣的方法繼續比較下一位。
程式設計實現:很煩,寫的都想吐血了。
- #include <iostream>
- #include <algorithm>
- using namespace std;
- //target為int值,最多是10位數
- const int MAX_INT_CNT = 20;
- int NearestInt( int target, int *data, int size )
- {
- int ans = 0;
- //計算target的位數
- int cnt = 0;
- int tmp = target;
- while( tmp > 0 )
- {
- cnt++;
- tmp /= 10;
- }
- //將target轉換為字串
- char des[MAX_INT_CNT];
- itoa( target, des , 10 );
- string strTarget( des );
- //對陣列排序
- sort( data, data+size );
- int flag = 0;
- int i, j;
- for( i=0; i<cnt; i++ )
- {
- ans *= 10;
- //遍歷陣列,找到一個合適的元素
- for( j=0; j<size && flag==0; j++ )
- {
- if( strTarget[i] == data[j] )
- {
- ans += data[j];
- break;
- }
- if( strTarget[i] < data[j] )
- {
- ans += data[j];
- flag = 1;
- break;
- }
- }
- if( j >= size ) flag = 2;
- //flag == 2表示前面的數字都相等,只要後面的多一位就行
- if( flag == 2 )
- {
- if( i == 0 )
- {
- //找到一個非0元素
- for( j=0; j<size; j++ )
- {
- if( data[j] > 0 )break;
- }
- ans += data[j];
- }
- else
- ans += data[0];
- }
- //flag == 1表示前面的數字比較大,後面的取最小的數字即可
- if( flag == 1 ) ans += data[0];
- }
- //如果前面的數字都相等
- if( flag == 2 )
- {
- ans *= 10;
- ans += data[0];
- }
- return ans;
- }
- int main()
- {
- int data[] = { 0, 1, 3, 8 };
- cout << NearestInt( 21, data, 4 ) << endl;
- return 0;
- }
9. 用C語言實現一個revert函式,它的功能是將輸入的字串在原串上倒序後返回。
基本的字串操作。應該沒有什麼問題,比起連結串列的反轉簡單多了。
- char* Revert( char *str )
- {
- if( str != NULL )
- {
- char *begin = str;
- char *end = str;
- while( *end != '\0' ) end++;
- end--;
- while( begin != end )
- {
- char tmp = *begin;
- *begin = *end;
- *end = tmp;
- begin++;
- end--;
- }
- }
- return str;
- }
10.用C語言實現函式void * memmove(void*dest, const void *src, size_t n)。memmove函式的功能是拷貝src所指的記憶體內容前n個位元組到dest所指的地址上。
其實就是自己寫一個memcpy函式。注意下面三種情況:
指標為空
兩個指標間距過小( 如dest = 10010, src =10020, n = 20 )
void*的轉換
- void* Memmove( void *dest, const void *src, size_t n )
- {
- char *cDest = (char*) dest;
- char *cSrc = (char*) src;
- assert( cDest != NULL && cSrc != NULL );
- assert( cDest >= cSrc + n || cSrc >= cDest + n );
- while( n-- ) *cDest++ = *cSrc++;
- return dest;
- }
11.有一根釐米的細木杆,在第3釐米、7釐米、11釐米、17釐米、23釐米這五個位置上各有一隻螞蟻。木杆很細,同時只能通過一隻螞蟻。開始時,螞蟻的頭朝左還是朝右是任意的,它們只會朝前走或調頭,但不會後退。當任意兩隻螞蟻碰頭時,兩隻螞蟻會同時調頭朝反方向走。假設螞蟻們每秒鐘可以走一釐米的距離。
編寫程式,求所有螞蟻都離開木杆的最小時間和最大時間。
不知這題是想考什麼。
題目的難點在於:初始狀態,螞蟻的方向任意。因為只有5個螞蟻,每隻螞蟻的方向只有左、右兩種選擇,因此5只螞蟻的初始方向有2^5 = 32種情況。
沒有想到什麼好的演算法,只能列舉所有情況。對每種情況,模擬螞蟻的爬杆過程:沿初始方向前進、每秒更新一次螞蟻的位置、更新完成後進行碰撞檢測。當所有螞蟻都爬出細杆後,就可以得到所需時間。最後,在所有的初始情況下,求最小時間和最大時間。索性資料量很小,時間可以接受。
- const int LEFT = 0;
- const int RIGHT = 1;
- //記錄每個螞蟻的初始方向
- int dir[5];
- //記錄每個螞蟻的初始位置
- int pos[5];
- //記錄每個螞蟻是否爬出了細杆
- bool isFinish[5];
- void Init( int i )
- {
- //初始化螞蟻的方向
- int tmp = i;
- int mask = 0x0001;
- for( int j=0; j<5; j++ )
- {
- dir[j] = ( tmp & mask ) ? RIGHT : LEFT;
- tmp >>= 1;
- }
- //初始化螞蟻的位置
- pos[0] = 3;
- pos[1] = 7;
- pos[2] = 11;
- pos[3] = 17;
- pos[4] = 23;
- //初始化螞蟻的狀態標誌
- memset( isFinish, false, sizeof(isFinish) );
- }
- void AntTime( int &maxTime, int &minTime )
- {
- int max = 0;
- int min = 10000000;
- //依次處理32種情況
- for( int i=0; i<32; i++ )
- {
- Init( i );
- //記錄已經爬出細杆的螞蟻個數
- int cnt = 0;
- //每秒檢測一次
- int time;
- for( time=1; ; time++ )
- {
- //更新螞蟻位置
- for( int j=0; j<5; j++ )
- {
- if( !isFinish[j] )
- {
- if( dir[j] == LEFT )
- pos[j]--;
- else
- pos[j]++;
- }
- }
- //檢測螞蟻是否已爬出細杆
- for( int m=0; m<5; m++ )
- {
- if( !isFinish[m] && ( pos[m] < 0 || pos[m] > 23 ) )
- {
- isFinish[m] = true;
- cnt++;
- }
- }
- //如果所有的螞蟻都已經爬出細杆,則跳出
- if( cnt >= 5 ) break;
- //如果相撞,則掉頭
- for( int k=0; k<5; k++ )
- {
- if( !isFinish[k] )
- {
- if( ( k == 0 && pos[k] == pos[k+1] ) || ( k == 5 && pos[k] == pos[k-1] ) ||
- ( ( k > 0 && k < 5 ) && ( pos[k] == pos[k+1] || pos[k] == pos[k-1] ) )
- )
- {
- dir[k] = ( dir == LEFT ) ? RIGHT : LEFT;
- }
- }
- }
- }
- if( time > max ) max = time;
- if( time < min ) min = time;
- }
- maxTime = max;
- minTime = min;
- }
12.請定義一個巨集,比較兩個數a、b的大小,不能使用大於、小於、if語句
這裡有兩種做法:正數的絕對值等於本身、兩數相減判斷符號位
- #define MAX( a, b ) ( fabs( a, b ) == ( (a) - (b) ) ? (a) : (b) )
- #define MMAX( a, b ) ( ( ( (a) - (b) ) & ( 1 << 31 ) ) ? (a) : (b) )
13.兩個數相乘,小數點後位數沒有限制,請寫一個高精度演算法
14.有A、B、C、D四個人,要在夜裡過一座橋。他們通過這座橋分別需要耗時1、2、5、10分鐘,只有一支手電,並且同時最多隻能兩個人一起過橋。請問,如何安排,能夠在17分鐘內這四個人都過橋?
這題想想不難,就不知道具體程式設計應該怎麼實現,能想到的就是DFS。這裡的17分鐘應該就是最短時間了。先不管程式設計實現了,說說具體的思路吧
首先,要到對岸,每次不能只過一個人。因為這個人拿了手電,其他人都過不了。這樣,每次過橋,必須兩個人。兩個人過去,其中一個人再拿了手電回來。那選哪兩個人過去,哪個人再回來?當然是時間最小的啦。所以,5分鐘的人和10分鐘的人結伴過河,這樣可以把5分鐘的時間淹沒在10分鐘內,共需10鍾就可以完成。在讓時間最小的人拿了手電回去,那自然選1分鐘的人了。也就是說,1分鐘的人必須在5、10之前到達對岸。
這樣,整個過程就是:1、2先到對岸(2Min),2拿了手電返回(2Min),5、10再結伴過橋(10Min),1拿手電返回(1Min),最後1、2結伴過橋(2Min),總共剛好17分鐘。
15.有12個小球,外形相同,其中一個小球的質量與其他11個不同,給一個天平,問如何用3次把這個小球找出來,並且求出這個小球是比其他的輕還是重
很久以前的題了,估計大多數人都見過。類似折半查詢的方法,把問題的規模以O( lgn )的速度減小。12---6---3---1。當剩3個時,問題最精妙,這時有三種狀態可利用:天平左半、天平右邊、不在天平兩端。這提示我們,其實27個小橋也可以用這個方法。27---9----3----1,即稱3次就可以完成。
其實,這裡可以總結一個規律:( 3^(n-1), 3^n ]內的數都只需n次就可以完成。即,10、11、12、….、27個球都只用3次就可以。
16.在一個檔案中有10G 個整數,亂序排列,要求找出中位數。記憶體限制為2G。只寫出思路即可。
海量資料處理的問題。10G個數,中位數就是第5G、第5G+1個數。回想一下,一般情況下求中位數的做法:類似於快排的partition,找到一個數,使比它小的數的個數佔到總數的一半就行。所以,可以把數值空間分段,然後統計每一段中資料的個數,這樣就可以很容易的確定中位數在那一段。找個該段後,資料量已經急劇減小了,剩下的問題就好處理了。這種方法可以說是桶排序的思想,也可以說是hash的思想。下面具體分析一下:
因為要統計每一段中資料的個數,所以可以用一個unsigned int型。unsigned int一般佔4個位元組,可以計數到2^32-1,大約是4G。題目中有10G個數,如果有很多數落在同一個段中,unsigned int肯定不夠用。所以,這裡的計數用要8位元組的long long。即,相當於有一個陣列,陣列是long long性,陣列的每一個元素,代表了一個資料段內的資料個數。這個陣列有多大?為了充分利用2G記憶體,陣列大小2G/8 = 256M。即,有陣列long long cnt[256M].
假設題目中的10G個數都是4位元組的int。如何把這10G個整數,對映到cnt[256M]的陣列中。可以使用計算機中的虛擬地址到實體地址的轉換。取int的高28位作為陣列下標的索引值,這樣就可以完成對映。
整個演算法的流程:
掃描10G個整數,對每個整數,取高28位,對映到陣列的某個元素上
給陣列的這個元素加1,表示找到一個屬於該資料段的元素
掃描完10G個整數後,陣列cnt中就記錄了每段中元素的個數
從第一段開始,將元素個數累計,直到值剛好小於5G,則中位數就在該段
這時對10G個整數再掃描一遍,記錄該段中每個元素的個數。直至累計到5G即可。
17..一個檔案中有40億個整數,每個整數為四個位元組,記憶體為1GB,寫出一個演算法:求出這個檔案裡的整數裡不包含的一個整數
方法一:
使用點陣圖。4位元組的int,有4G個不同的值。每個值,對應1bit,則共需4G/8 = 512M
記憶體。初始狀態,對512M的點陣圖清零。然後,對這40億個整數進行統計。如果某個值出現了,那麼就把這個值對應的bit置位。最後,掃描點陣圖,找到一個沒有被置位的bit即可。
方法二:
分段統計。Long long cnt[512M/8=64M]對應數值空間的64M個資料段。每個資料段包含64個不同值,用一個long long作為這個資料段內的點陣圖,點陣圖佔64M*8=512M。
這樣掃描一遍40億個整數後,從陣列中找到一個計數小於64的元素,然後檢視它的點陣圖,找出未出現的元素。
方法二平均效能應該比方法一快,但它佔的記憶體很恐怖。其實,這兩種方法都不是很實際,總共1G的記憶體,演算法就消耗512M甚至1G,那剩下的系統程式怎麼辦?OS都跑不起來了吧。
18.騰訊伺服器每秒有2w個QQ號同時上線,找出5min內重新登入的qq號並列印出來。
這應該是道面試題,面試官隨口問了一下。主要是看思路吧。
最簡單的想法:直接用STL的set。從某一時刻開始計時,每登陸一個QQ,把它放入set,如果已存則直接列印。直到5min後,就可以over了。下面來簡單分析一下演算法的負複雜度:
空間複製度:用str儲存每個QQ號,假設QQ號有20位,理想情況下每個QQ佔20Byte。則5min內的QQ:2w * 60 * 5 = 600w個,需要的儲存空間600w * 20byte = 12000w byte = 120M,這樣的儲存應該可以忍受吧。
時間複雜度:STL的set是用二叉樹(更確切的說是:紅黑樹)實現的,查詢效率是O( lgn ),應該還是挺快的吧。
呃,有人說不讓用STL。那就自己設計一個資料結構唄。該用什麼資料結構呢?想了想,還是繼續用樹,這裡用一個trie tree吧。節點內容包括QQ號、指向子節點的指標(這裡有10個,認為QQ由0---9的數字組成)。登陸時間要不要?考慮這樣一個問題:是否需要把所有的QQ都儲存在記憶體中?隨著時間的增加,登陸的QQ會越來越多,比較好的方法是把長時間不登陸的QQ釋放掉。所以需要記錄登陸時間,以便於釋放長期不登陸的QQ。
- struct TrieNode
- {
- string qq;
- int lastLoginTime;
- TrieNode *next[10];
- };
我們的trie上的操作主要有兩個:查詢並插入、刪除。也就是說,這顆樹是不斷動態變化的,我們需要維護它。
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