Golang面试需掌握的Leetcode算法刷题笔记｜ 青训营笔记

这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第10篇笔记

题目大意

在数组中找到 2 个数之和等于给定值的数字，结果返回 2 个数字在数组中的下标。

解题思路

这道题最优的做法时间复杂度是 O(n)。

顺序扫描数组，对每一个元素，在 map 中找能组合给定值的另一半数字，如果找到了，直接返回 2 个数字的下标即可。如果找不到，就把这个数字存入 map 中，等待扫到“另一半”数字的时候，再取出来返回结果。

代码

package leetcode

func twoSum(nums []int, target int) []int {
	m := make(map[int]int)
	for i := 0; i < len(nums); i++ {
		another := target - nums[i]
		if _, ok := m[another]; ok {
			return []int{m[another], i}
		}
		m[nums[i]] = i
	}
	return nil
}

题目大意

给出一个非负整数数组 a1，a2，a3，…… an，每个整数标识一个竖立在坐标轴 x 位置的一堵高度为 ai 的墙，选择两堵墙，和 x 轴构成的容器可以容纳最多的水。

解题思路

这一题也是对撞指针的思路。首尾分别 2 个指针，每次移动以后都分别判断长宽的乘积是否最大。

代码

package leetcode

func maxArea(height []int) int {
	max, start, end := 0, 0, len(height)-1
	for start < end {
		width := end - start
		high := 0
		if height[start] < height[end] {
			high = height[start]
			start++
		} else {
			high = height[end]
			end--
		}

		temp := width * high
		if temp > max {
			max = temp
		}
	}
	return max
}

题目大意

给定一个数组，要求在这个数组中找出 3 个数之和为 0 的所有组合。

解题思路

用 map 提前计算好任意 2 个数字之和，保存起来，可以将时间复杂度降到 O(n^2)。这一题比较麻烦的一点在于，最后输出解的时候，要求输出不重复的解。数组中同一个数字可能出现多次，同一个数字也可能使用多次，但是最后输出解的时候，不能重复。例如 [-1，-1，2] 和 [2, -1, -1]、[-1, 2, -1] 这 3 个解是重复的，即使 -1 可能出现 100 次，每次使用的 -1 的数组下标都是不同的。

这里就需要去重和排序了。map 记录每个数字出现的次数，然后对 map 的 key 数组进行排序，最后在这个排序以后的数组里面扫，找到另外 2 个数字能和自己组成 0 的组合。

代码

package leetcode

import (
	"sort"
)

// 解法一 最优解，双指针 + 排序
func threeSum(nums []int) [][]int {
	sort.Ints(nums)
	result, start, end, index, addNum, length := make([][]int, 0), 0, 0, 0, 0, len(nums)
	for index = 1; index < length-1; index++ {
		start, end = 0, length-1
		if index > 1 && nums[index] == nums[index-1] {
			start = index - 1
		}
		for start < index && end > index {
			if start > 0 && nums[start] == nums[start-1] {
				start++
				continue
			}
			if end < length-1 && nums[end] == nums[end+1] {
				end--
				continue
			}
			addNum = nums[start] + nums[end] + nums[index]
			if addNum == 0 {
				result = append(result, []int{nums[start], nums[index], nums[end]})
				start++
				end--
			} else if addNum > 0 {
				end--
			} else {
				start++
			}
		}
	}
	return result
}

// 解法二
func threeSum1(nums []int) [][]int {
	res := [][]int{}
	counter := map[int]int{}
	for _, value := range nums {
		counter[value]++
	}

	uniqNums := []int{}
	for key := range counter {
		uniqNums = append(uniqNums, key)
	}
	sort.Ints(uniqNums)

	for i := 0; i < len(uniqNums); i++ {
		if (uniqNums[i]*3 == 0) && counter[uniqNums[i]] >= 3 {
			res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[i]})
		}
		for j := i + 1; j < len(uniqNums); j++ {
			if (uniqNums[i]*2+uniqNums[j] == 0) && counter[uniqNums[i]] > 1 {
				res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[j]})
			}
			if (uniqNums[j]*2+uniqNums[i] == 0) && counter[uniqNums[j]] > 1 {
				res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[j]})
			}
			c := 0 - uniqNums[i] - uniqNums[j]
			if c > uniqNums[j] && counter[c] > 0 {
				res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[j], c})
			}
		}
	}
	return res
}

题目大意

给定一个数组，要求在这个数组中找出 4 个数之和为 0 的所有组合。

解题思路

用 map 提前计算好任意 3 个数字之和，保存起来，可以将时间复杂度降到 O(n^3)。这一题比较麻烦的一点在于，最后输出解的时候，要求输出不重复的解。数组中同一个数字可能出现多次，同一个数字也可能使用多次，但是最后输出解的时候，不能重复。例如 [-1，1，2, -2] 和 [2, -1, -2, 1]、[-2, 2, -1, 1] 这 3 个解是重复的，即使 -1, -2 可能出现 100 次，每次使用的 -1, -2 的数组下标都是不同的。

这一题是第 15 题的升级版，思路都是完全一致的。这里就需要去重和排序了。map 记录每个数字出现的次数，然后对 map 的 key 数组进行排序，最后在这个排序以后的数组里面扫，找到另外 3 个数字能和自己组成 0 的组合。

第 15 题和第 18 题的解法一致。

代码

package leetcode

import "sort"

// 解法一 双指针
func fourSum(nums []int, target int) (quadruplets [][]int) {
	sort.Ints(nums)
	n := len(nums)
	for i := 0; i < n-3 && nums[i]+nums[i+1]+nums[i+2]+nums[i+3] <= target; i++ {
		if i > 0 && nums[i] == nums[i-1] || nums[i]+nums[n-3]+nums[n-2]+nums[n-1] < target {
			continue
		}
		for j := i + 1; j < n-2 && nums[i]+nums[j]+nums[j+1]+nums[j+2] <= target; j++ {
			if j > i+1 && nums[j] == nums[j-1] || nums[i]+nums[j]+nums[n-2]+nums[n-1] < target {
				continue
			}
			for left, right := j+1, n-1; left < right; {
				if sum := nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right]; sum == target {
					quadruplets = append(quadruplets, []int{nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]})
					for left++; left < right && nums[left] == nums[left-1]; left++ {
					}
					for right--; left < right && nums[right] == nums[right+1]; right-- {
					}
				} else if sum < target {
					left++
				} else {
					right--
				}
			}
		}
	}
	return
}

// 解法二 kSum
func fourSum1(nums []int, target int) [][]int {
	res, cur := make([][]int, 0), make([]int, 0)
	sort.Ints(nums)
	kSum(nums, 0, len(nums)-1, target, 4, cur, &res)
	return res
}

func kSum(nums []int, left, right int, target int, k int, cur []int, res *[][]int) {
	if right-left+1 < k || k < 2 || target < nums[left]*k || target > nums[right]*k {
		return
	}
	if k == 2 {
		// 2 sum
		twoSum(nums, left, right, target, cur, res)
	} else {
		for i := left; i < len(nums); i++ {
			if i == left || (i > left && nums[i-1] != nums[i]) {
				next := make([]int, len(cur))
				copy(next, cur)
				next = append(next, nums[i])
				kSum(nums, i+1, len(nums)-1, target-nums[i], k-1, next, res)
			}
		}
	}

}

func twoSum(nums []int, left, right int, target int, cur []int, res *[][]int) {
	for left < right {
		sum := nums[left] + nums[right]
		if sum == target {
			cur = append(cur, nums[left], nums[right])
			temp := make([]int, len(cur))
			copy(temp, cur)
			*res = append(*res, temp)
			// reset cur to previous state
			cur = cur[:len(cur)-2]
			left++
			right--
			for left < right && nums[left] == nums[left-1] {
				left++
			}
			for left < right && nums[right] == nums[right+1] {
				right--
			}
		} else if sum < target {
			left++
		} else {
			right--
		}
	}
}

// 解法三
func fourSum2(nums []int, target int) [][]int {
	res := [][]int{}
	counter := map[int]int{}
	for _, value := range nums {
		counter[value]++
	}

	uniqNums := []int{}
	for key := range counter {
		uniqNums = append(uniqNums, key)
	}
	sort.Ints(uniqNums)

	for i := 0; i < len(uniqNums); i++ {
		if (uniqNums[i]*4 == target) && counter[uniqNums[i]] >= 4 {
			res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[i]})
		}
		for j := i + 1; j < len(uniqNums); j++ {
			if (uniqNums[i]*3+uniqNums[j] == target) && counter[uniqNums[i]] > 2 {
				res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[j]})
			}
			if (uniqNums[j]*3+uniqNums[i] == target) && counter[uniqNums[j]] > 2 {
				res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[j], uniqNums[j]})
			}
			if (uniqNums[j]*2+uniqNums[i]*2 == target) && counter[uniqNums[j]] > 1 && counter[uniqNums[i]] > 1 {
				res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[j]})
			}
			for k := j + 1; k < len(uniqNums); k++ {
				if (uniqNums[i]*2+uniqNums[j]+uniqNums[k] == target) && counter[uniqNums[i]] > 1 {
					res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[k]})
				}
				if (uniqNums[j]*2+uniqNums[i]+uniqNums[k] == target) && counter[uniqNums[j]] > 1 {
					res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[j], uniqNums[k]})
				}
				if (uniqNums[k]*2+uniqNums[i]+uniqNums[j] == target) && counter[uniqNums[k]] > 1 {
					res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[k], uniqNums[k]})
				}
				c := target - uniqNums[i] - uniqNums[j] - uniqNums[k]
				if c > uniqNums[k] && counter[c] > 0 {
					res = append(res, []int{uniqNums[i], uniqNums[j], uniqNums[k], c})
				}
			}
		}
	}
	return res
}