图解LeetCode——1752、1758、895

爪哇缪斯
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图解LeetCode——1752. 检查数组是否经排序和轮转得到（难度：简单）

一、题目

给你一个数组 nums 。nums 的源数组中，所有元素与 nums 相同，但按非递减顺序排列。

如果 nums 能够由源数组轮转若干位置（包括 0 个位置）得到，则返回 true ；否则，返回 false 。

源数组中可能存在 重复项 。

注意：我们称数组 A 在轮转 x 个位置后得到长度相同的数组 B ，当它们满足 A[i] == B[(i+x) % A.length] ，其中 % 为取余运算。

二、示例

2.1> 示例 1：

【输入】nums = [3,4,5,1,2]
【输出】true
【解释】[1,2,3,4,5] 为有序的源数组。可以轮转 x = 3 个位置，使新数组从值为 3 的元素开始：[3,4,5,1,2] 。

2.2> 示例 2：

【输入】nums = [2,1,3,4]
【输出】false
【解释】源数组无法经轮转得到 nums 。

2.3> 示例 3：

【输入】nums = [1,2,3]
【输出】true
【解释】[1,2,3] 为有序的源数组。可以轮转 x = 0 个位置（即不轮转）得到 nums 。

提示：

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

三、解题思路

根据题目描述我们可以知道，nums的源数组其实就是一个“递增”数组，那么如果nums数组可以由源数组轮转若干位置（包括 0 个位置）得到，则返回true，否则返回false。那么针对于返回true的情况，我们其实可以总结如下两种情况：

【情况1】如果nums数组中的元素就是“递增”的，则说明由源数组轮转0个位置可以得到nums数组。
【情况2】如果在nums数组中，仅仅有1次“非递增” 的情况发生，那么需要满足nums[0] >= nums[nums.length - 1]，才会返回true。

针对于以上描述的两种情况的具体解释，请见下图所示：

其中，由于我们只需遍历一遍数组，所以时间复杂度为：O(n)，其中 n 表示nums数组的长度。

四、代码实现

class Solution {
    public boolean check(int[] nums) {
        int t = 0, n = nums.length;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            if (t > 1) return false; // 如果出现超过1次的“非递增”情况，则直接返回false
            if (nums[i - 1] > nums[i]) t++; // 如果出现“非递增”情况，则t加1
        }
        return t == 0 || (t == 1 && nums[0] >= nums[n - 1]);
    }
}

1758. 生成交替二进制字符串的最少操作数（难度：简单）

一、题目

给你一个仅由字符 '0' 和 '1' 组成的字符串 s 。一步操作中，你可以将任一 '0' 变成 '1' ，或者将 '1' 变成 '0' 。

交替字符串 定义为：如果字符串中不存在相邻两个字符相等的情况，那么该字符串就是交替字符串。例如，字符串 "010" 是交替字符串，而字符串 "0100" 不是。

返回使 s 变成 交替字符串 所需的 最少 操作数。

二、示例

2.1> 示例 1：

【输入】s = "0100"
【输出】1
【解释】如果将最后一个字符变为 '1' ，s 就变成 "0101" ，即符合交替字符串定义。

2.2> 示例 2：

【输入】s = "10"
【输出】0
【解释】s 已经是交替字符串。

2.3> 示例 3：

【输入】s = "1111"
【输出】2
【解释】需要 2 步操作得到 "0101" 或 "1010" 。

提示：

  • 1 <= s.length <= 10^4
  • s[i] 是 '0' 或 '1'

三、解题思路

根据题意，我们可以先以第1个字符作为“基础字符”（即：不翻转），然后判断下一个字符是否满足与前一个字符相同，如果相同，则翻转数加1，否则不需要增加翻转数。并且，通过下面图例，我们可以看到如下规律，即：

如果不翻转第1个字符，那么成为“交替字符串”的最终翻转数结果为——N；
如果翻转第1个字符，那么成为“交替字符串”的最终翻转数结果为——s.length()-N；

所以，根据以上规律，我们先以第1个字符作为“基础字符”，去遍历字符串s的所有字符，可以计算出成为交替字符串的翻转次数N。那么，如果第1个字符我们不作为“基础字符”（即：翻转）的话，成为交替字符串需要翻转的次数就为s.length()-N。最后，我们返回N与s.length()-N之间最小的那个值即可。

四、代码实现

class Solution {
    public int minOperations(String s) {
        int result = 0;
        char[] sc = s.toCharArray();
        char preChar = sc[0];
        for (int i = 1; i < sc.length; i++) {
            if (preChar == sc[i]) {
                result++;
                preChar = (char) (preChar ^ 1);
            } else {
                preChar = sc[i];
            }
        }
        return Math.min(result, s.length() - result);
    }
}

895. 最大频率栈（难度：困难）

一、题目

设计一个类似堆栈的数据结构，将元素推入堆栈，并从堆栈中弹出 出现频率 最高的元素。

实现 FreqStack 类:

  • FreqStack() 构造一个空的堆栈。
  • void push(int val) 将一个整数 val 压入栈顶。
  • int pop() 删除并返回堆栈中出现频率最高的元素。如果出现频率最高的元素不只一个，则移除并返回最接近栈顶的元素。

二、示例

2.1> 示例 1：

【输入】["FreqStack","push","push","push","push","push","push","pop","pop","pop","pop"], [[],[5],[7],[5],[7],[4],[5],[],[],[],[]]
【输出】[null,null,null,null,null,null,null,5,7,5,4]
【解释】FreqStack = new FreqStack();
freqStack.push(5); // 堆栈为 [5]
freqStack.push(7); // 堆栈是 [5,7]
freqStack.push(5); // 堆栈是 [5,7,5]
freqStack.push(7); // 堆栈是 [5,7,5,7]
freqStack.push(4); // 堆栈是 [5,7,5,7,4]
freqStack.push(5); // 堆栈是 [5,7,5,7,4,5]
freqStack.pop(); // 返回5，因为 5 出现频率最高。堆栈变成 [5,7,5,7,4]。
freqStack.pop(); // 返回7，因为 5 和 7 出现频率最高，但7最接近顶部。堆栈变成 [5,7,5,4]。
freqStack.pop(); // 返回5，因为 5 出现频率最高。堆栈变成 [5,7,4]。
freqStack.pop(); // 返回4，因为 4, 5 和 7 出现频率最高，但 4 是最接近顶部的。堆栈变成 [5,7]。

提示：

  • 0 <= val <= 10^9
  • push 和 pop 的操作数不大于 2 * 10^4。
  • 输入保证在调用 pop 之前堆栈中至少有一个元素。

三、解题思路

根据题目描述，我们需要解决两个问题：

【问题1】如何保存某个数字的出现次数？——采用Map<Integer, Integer> map维护
【问题2】如何保存相同出现次数情况下，多个数字集合的“入栈”和“出栈”顺序？——采用LinkedList[] st维护

我们以示例1为例，来看一下对于插入操作，是如何处理的：

【解释】
push(5) ：在map中{key=5, value=1}；在st中{key=1, value=[5]}；
push(7) ：在map中{key=5, value=1},{key=7, value=1}；在st中{key=1, value=[5, 7]}；
push(5) ：在map中{key=5, value=2},{key=7, value=1}；在st中{key=1, value=[5, 7]}, {key=2，value=[5]}；
push(7) ：在map中{key=5, value=2},{key=7, value=2}；在st中{key=1, value=[5, 7]}, {key=2，value=[5, 7]}；
push(4) ：在map中{key=5, value=2},{key=7, value=2},{key=4, value=1}；在st中{key=1, value=[5, 7, 4]}, {key=2，value=[5, 7]}；
push(5) ：在map中{key=5, value=3},{key=7, value=2},{key=4, value=1}；在st中{key=1, value=[5, 7, 4]}, {key=2，value=[5, 7]}, {key=3，value=[5]}；

我们还是以示例1为例，来看一下对于出栈操作，是如何处理的：

【解释】由于当前最大出现次数max等于3，所以，我们可以通过st[3]获得数字集合为：[5]，将5出栈之后，数字集合变为[]，因此max减1等于2，并且将map中数字5的出现次数减1，即：3-1=2。

我们再次执行出栈操作，再来看一下是如何处理的：

【解释】由于当前最大出现次数max等于2，所以，我们可以通过st[2]获得数字集合为：[5，7]，将7出栈之后，数字集合变为[5]，由于数字集合不为空，所以max依然等于2，然后将map中数字7的出现次数减1，即：2-1=1。

后续的出栈操作，以此类推，此处就不再赘述了。

四、代码实现

class FreqStack {
    Map<Integer, Integer> map = new HashMap(); // key：数字N  value：数字N出现的次数
    LinkedList<Integer>[] st = new LinkedList[2 * (int) 1e4]; // key：出现M次 value：出现M次的数字集合
    int max = 0; // 当前最大出现次数

    public FreqStack() {}

    public void push(int val) {
        int times = map.getOrDefault(val, 0) + 1; // 数字val的出现次数+1
        map.put(val, times);
        if (st[times] == null) st[times] = new LinkedList();
        st[times].add(val); // 将数字val放到以times为key的value集合中
        max = Math.max(max, times); // 尝试更新最大出现次数
    }

    public int pop() {
        int result = -1; // 待出栈数字
        while (max > 0) {
            if (st[max].size() == 0) max--; // 如果max次数对应的数字集合都已经出栈了，则max减1
            else {
                result = st[max].removeLast(); // 移除出现times次的数字集合中“末尾”的数字result
                break;
            }
        }
        map.put(result, map.getOrDefault(result, 0) - 1); // 将数字result的出现次数-1
        return result;
    }
}

今天的文章内容就这些了：

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