LeetCode分类题解

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说明

本文主要是将14种分类题解进行翻译。这篇博文主要讲了14中类型的LeetCode的题解问题，本文也是在此基础上进行了翻译而已。同时如果要看具体的题目和题解，可以查看本人写的所有分类问题的题目解答-LeetCode分类题解

数组

此类型的题目，没有固定的模式，只能看自己的经验

其中每道题都存在一种暴力解法，如果实在没有更好的解法，可以尝试暴力解法

经典题目(英文)

• First Missing Positive
• Rotate Image
• Spiral Matrix
• Set Matrix Zeroes
• Word Search
• Longest Consecutive Sequence
• Single Number
• Contains Duplicate
• Product of Array Except Self
• Missing Number
• Find the Duplicate Number
• Find All Duplicates in an Array
• Find All Numbers Disappeared in an Array
• Circular Array Loop
• Shortest Unsorted Continuous Subarray
• Number of Matching Subsequences

滑动窗口

知识原理

一般从第一个元素开始，一直往右一个一个元素移动，滑动窗口的可以固定，也可以变换，如图所示

主要题解

• 用来执行数组或链表上某个区间(窗口)上的操作
• 输入是线性结构，如，链表，数组，字符串，求最长/最短字符串或者某些特定长度的要求

经典题目(英文)

• Longest Substring Without Repeating Characters
• Substring with Concatenation of All Words
• Minimum Window Substring
• Minimum Size Subarray Sum
• Sliding Window Maximum
• Longest Repeating Character Replacement
• Permutation in String
• Count Unique Characters of All Substrings of a Given String
• Fruit Into Baskets
• Minimum Number of K Consecutive Bit Flips

双指针

知识原理

• 两个指针朝左右两个方向移动，直到他们其中有一个或者两个满足条件

题目辨析

• 排好序的数组或者链表中寻找一些组合满足某种限制条件，这种组合可能是一对数，三个数或者一个子数组

经典题目(英文)

• Two Sum
• Container With Most Water
• 3Sum
• 3Sum Closest
• Trapping Rain Water
• Sort Colors
• Minimum Window Substring
• Remove Duplicates from Sorted List
• Subarray Product Less Than K
• Backspace String Compare
• Squares of a Sorted Array

快慢指针

知识原理

又叫龟兔赛跑，两个指针在数组或链表上的移动速度不一样，如图

题目辨析

• 问题需要处理环上的问题，比如环形链表和环形数组
• 需要知道链表长度或某个特别位置的信息

用快慢指针不用双指针

• 单链表上不能往回移动，判断链表是否是回文需要用到快慢指针

经典题目

• Add Two Numbers
• Remove Nth Node From End of List
• Remove Duplicates from Sorted List
• Linked List Cycle
• Linked List Cycle II
• Reorder List
• Sort List
• Remove Linked List Elements
• Palindrome Linked List
• Middle of the Linked List

区间合并

知识原理

用来处理有区间重叠问题，这个方法很高效，主要知识原理就看图了

题解辨析

• 需要产生一堆相互之间没有交集区间的时候
• 重叠区间的时候

经典题目

• Merge Intervals
• Insert Interval
• Non-overlapping Intervals
• Minimum Number of Arrows to Burst Balloons
• Task Scheduler
• Interval List Intersections

循环排序

知识原理

用来处理数组中的数值限定在一定的区间问题。

主要原理是遍历数组中的元素，如果当前这个数它不在其应该在的位置，就把它和应该在的那个位置交换一下。

题解辨析

• 涉及到排序好的数组，而且数值一般满足于一定的区间
• 排序好或者翻转过的数组中，寻找丢失的/重复的/最小的元素

经典题目

• Cyclic Sort
• Find the Missing Number
• Find all Missing Numbers
• Find the Duplicate Number
• Find all Duplicate Numbers

链表翻转

知识原理

翻转链表的某个节点，通常要求原地操作，不使用额外的空间

主要原理就是用多个指针去定义变量，然后进行翻转。

通常需要保存处理当前节点的上一个节点，不然反转就会丢失链表信息，指向前一个节点后，需要更新当前节点和上一个节点位置，进行下一次遍历

题解辨析

• 链表反转且原地操作

经典题目

• Swap Nodes in Pairs
• Reverse Nodes in k-Group
• Rotate List
• Reverse Linked List II
• Reverse Linked List
• Odd Even Linked List

广度优先搜索

知识原理

主要用于树的广度优先搜索。借助于队列数据结构，从而保证树的节点按照他们的层数打印出来(也就是层序遍历)。每一层执行完，才会进行到下一层。

主要操作是，把根节点加入到队列中，然后不断遍历直到队列为空。每一次循环中，把队列首部的节点拿出来，然后对其进行必要的操作，在删除节点时，左右子节点都会压入队列

题解辨析

• 遍历树，且需要按层操作的方式

经典题目(英文)

• Binary Tree Level Order Traversal
• Binary Tree Zigzag Level Order Traversal
• Binary Tree Level Order Traversal II
• Minimum Depth of Binary Tree
• Populating Next Right Pointers in Each Node
• Populating Next Right Pointers in Each Node II
• Binary Tree Right Side View
• Number of Islands
• Average of Levels in Binary Tree
• All Nodes Distance K in Binary Tree

深度优先搜索

知识原理

主要用于树的深度优先搜索来遍历树。可以使用递归或者栈来记录遍历过程中访问过的父节点。

从根节点开始，如果该节点不是子叶节点，需要做以下事情

• 区别先处理根节点(前序遍历)，处理子节点之间处理根节点(中序),还是最后处理根节点(后序)
• 递归处理当前节点的子节点

题解辨析

• 需要按前中后序遍历树
• 如果该问题的解一般离叶子节点比较近

经典题目(英文)

• Validate Binary Search Tree
• Same Tree
• Maximum Depth of Binary Tree
• Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal
• Path Sum
• Path Sum II
• Binary Tree Maximum Path Sum
• Implement Trie (Prefix Tree)
• Word Search II
• Invert Binary Tree
• Kth Smallest Element in a BST
• Lowest Common Ancestor of a Binary Search Tree
• Lowest Common Ancestor of a Binary Tree
• Serialize and Deserialize Binary Tree
• Path Sum III
• Diameter of Binary Tree
• Subtree of Another Tree
• Merge Two Binary Trees
• Maximum Binary Tree
• Maximum Width of Binary Tree

回溯算法

知识原理

主要用于树的深度优先搜索时，如果不满足条件，需要回溯的方式，一般采用递归的方式进行

主要的思路是先不管满足不满足条件，把其中可能的结果压入，等到单个递归结束时，需要把之前的压入的弹出即可

题解辨析

• 求解的问题，可能存在多个分支，但不确定是哪个分支有解

经典题目(英文)

• Letter Combinations of a Phone Number
• Generate Parentheses
• Sudoku Solver
• Combination Sum
• Combination Sum II
• Permutations
• Permutations II
• N-Queens
• Combinations
• Subsets
• Subsets II
• Palindrome Partitioning
• Combination Sum III
• Target Sum
• Letter Case Permutation

双堆问题

知识原理

把数字分成两半，小的数字放在一起，大的数字放在一起，双堆模式就能高效解决此类问题，一般最大堆和最小堆是常用的两个结构

主要题解

• 优先队列和计划安排问题上有奇效
• 数组中找最大/最小/中位数
• 二叉树数据结构中也有应用

经典例题

• Find Median from Data Stream
• sliding window median

子集问题

知识原理

主要是涉及到排列和组合问题。子集问题讲的是用BFS来处理这些问题。

处理步骤结合实例讲解如下：给一组数字[1,5,3]

• 从空集合开始
• 把第一个数加入到之前已经存在的集合中
• 把第二个数加到之前的集合中
• 再把第三个数加入到之前的集合中

具体图解如下

主要题解

• 求数字的排列组合

经典例题

• Subsets
• Subsets With Duplicates
• Permutations
• String Permutations by changing case
• Balanced Parentheses
• Unique Generalized Abbreviations

二分搜索

知识原理

主要用于排序好的数组、链表或者矩阵，去寻找特定的元素。

这种模式的步骤是这样的：

• 算出左右端点的中点 middle = (start + end) / 2.
• 如果要找的目标刚好和中点所在的位置数值相等，直接返回
• 如果不相等，两种移动方式，目标比中点值小，end = middle - 1； 否则 start = middle + 1

原理如图

题解辨析

• 求解排序问题的查找

经典题目(英文)

• Search in Rotated Sorted Array
• Search a 2D Matrix
• Search in Rotated Sorted Array II
• Find Minimum in Rotated Sorted Array
• Find Peak Element
• Count of Range Sum
• Find Smallest Letter Greater Than Target
• Binary Search
• Peak Index in a Mountain Array

TOK-K

知识原理

最佳数据结构就是堆，Java中叫做优先队列

• 根据题目要求，将K个元素插入到最大堆或者最小堆
• 遍历剩下的还没访问的元素，如果当前出来到的这个元素比堆顶元素大，那把堆顶元素先删除，再加当前元素进去

原理如下

主要题解

• 求最大/最小/最频繁的前k个元素
• 排序去找一个特定的数

经典题目

• Kth Kth Largest Element in an Array
• Kth Smallest Element in a BST
• Top K Frequent Elements
• Sort Characters By Frequency
• Course Schedule III
• Find K Closest Elements
• Reorganize String
• Maximum Frequency Stack
• K Closest Points to Origin

多路归并

知识原理

解决涉及到多组排序好的数组问题。

每当你的输入是K个排序好的数组，可以用堆来遍历其中所有数组中的元素。将每个数组中最小的压入到堆，从而得到全局最小值，拿到全局最小值后，再从该元素所在的数组中取下一个元素压入堆。如此处理完所有的元素

解题步骤：

1. 把每个数组中的第一个元素都加入最小堆中
2. 取出堆顶元素（全局最小），将该元素放入排好序的结果集合里面
3. 将刚取出的元素所在的数组里面的下一个元素加入堆
4. 重复步骤2，3，直到处理完所有数字

原理如下

主要题解

• 输入是排序好的数组、链表或者矩阵
• 合并多个排好序的集合，或者找集合中第K小的元素

经典题目

• Merge Two Sorted Lists
• Merge k Sorted Lists
• Find K Pairs with Smallest Sums
• Kth Smallest Element in a Sorted Matrix
• Smallest Range Covering Elements from K Lists

动态规划

知识原理

动态规划问题主要是要求得子问题。即最重要的两个点

1. 初始值
2. 状态转移方程。dp[i]与dp[i-1]甚至dp[i-2]之间的关系

主要题解

• 下一个输出依赖上一个输出
• 求最优解

经典题目

• Longest Palindromic Substring
• Maximum Subarray
• Jump Game
• Unique Paths
• Climbing Stairs
• Decode Ways
• Best Time to Buy and Sell Stock
• Word Break
• Maximum Product Subarray
• House Robber
• House Robber II
• Longest Increasing Subsequence
• Range Sum Query - Immutable
• Best Time to Buy and Sell Stock with Cooldown
• Coin Change
• Counting Bits
• Combination Sum IV
• Partition Equal Subset Sum
• Palindromic Substrings
• Number of Longest Increasing Subsequence
• Partition to K Equal Sum Subsets

拓扑排序

知识原理

用来寻找一种线性的顺序，这些元素之间有依赖性。比如事件B依赖于事件A，那么A在拓扑排序中排在B的前面

解题顺序如下：

1. 初始化
   • 借助于hashmap将图保存成邻接表的形式
   • 找到所有的起点，用hashmap来帮助记录每个点的入度
2. 创建图
   • 利用输入，把图建好，然后遍历一遍图，将入度信息记录在hashmap中
3. 找到所有的起点
   • 所有入度为0的节点，都是有效的起点，而且我们将他们都加入到一个队列中
4. 排序
   • 对于每个起点，执行以下步骤
   1. 把它加入到结果的顺序中
   2. 将其在图中的孩子节点取到
   3. 将其孩子的入度减1
   4. 如果孩子的入度为0，则改孩子为起点，将其加入队列
   • 重复上述过程，直到队列为空

原理如图

主要题解

• 待解决的问题需要处理无环图
• 以一种有序的秩序更新输入元素
• 需要处理的输入遵循某种特定的顺序

经典题目

• Course Schedule
• Course Schedule II
• Minimum Height Trees

图论算法

知识原理

图论算法主要是深度优先搜索和广度优先搜索，其大部分的解决方法都与树类似，具体不多展开

题解辨析

• 明显就是图论的算法题

经典题目

• Clone Graph
• Number of Islands
• Course Schedule
• Pacific Atlantic Water Flow

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/znfang/blog/4314950