复习计划

169. 多数元素 摩尔投票法

1 数组 / 字符串

88. 合并两个有序数组

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1 和 nums2，另有两个整数 m 和 n ，分别表示 nums1 和 nums2 中的元素数目。

请你 合并 nums2 到 nums1 中，使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

注意：最终，合并后数组不应由函数返回，而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况，nums1 的初始长度为 m + n，其中前 m 个元素表示应合并的元素，后 n 个元素为 0 ，应忽略。nums2 的长度为 n 。

示例 1：

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输入：nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
输出：[1,2,2,3,5,6]
解释：需要合并 [1,2,3] 和 [2,5,6] 。
合并结果是 [1,2,2,3,5,6] ，其中斜体加粗标注的为 nums1 中的元素。

示例 2：

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输入：nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出：[1]
解释：需要合并 [1] 和 [] 。
合并结果是 [1] 。

示例 3：

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输入：nums1 = [0], m = 0, nums2 = [1], n = 1
输出：[1]
解释：需要合并的数组是 [] 和 [1] 。
合并结果是 [1] 。
注意，因为 m = 0 ，所以 nums1 中没有元素。nums1 中仅存的 0 仅仅是为了确保合并结果可以顺利存放到 nums1 中。

提示：

  • nums1.length == m + n
  • nums2.length == n
  • 0 <= m, n <= 200
  • 1 <= m + n <= 200
  • -109 <= nums1[i], nums2[j] <= 109

进阶：你可以设计实现一个时间复杂度为 O(m + n) 的算法解决此问题吗？

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class Solution {
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        int[] res = new int[m + n];
        int p = 0;
        int i = 0, j = 0;
        while (i < m && j < n) {
            if (nums1[i] <= nums2[j]) {
                res[p++] = nums1[i++];
            } else {
                res[p++] = nums2[j++];
            }
        }
        for (; i < m; i++) res[p++] = nums1[i];
        for (; j < n; j++) res[p++] = nums2[j];
        if (m + n >= 0) System.arraycopy(res, 0, nums1, 0, m + n);
    }
}

27. 移除元素

给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素，并返回移除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间，你必须仅使用 O(1) 额外空间并 原地 修改输入数组。

元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

说明:

为什么返回数值是整数，但输出的答案是数组呢?

请注意，输入数组是以「引用」方式传递的，这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

你可以想象内部操作如下:

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// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说，不对实参作任何拷贝
int len = removeElement(nums, val);

// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。
for (int i = 0; i < len; i++) {
    print(nums[i]);
}

示例 1：

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输入：nums = [3,2,2,3], val = 3
输出：2, nums = [2,2]
解释：函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。例如，函数返回的新长度为 2 ，而 nums = [2,2,3,3] 或 nums = [2,2,0,0]，也会被视作正确答案。

示例 2：

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输入：nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出：5, nums = [0,1,3,0,4]
解释：函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。注意这五个元素可为任意顺序。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示：

  • 0 <= nums.length <= 100
  • 0 <= nums[i] <= 50
  • 0 <= val <= 100
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class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left <= right && nums[right] == val) right--;
        while (left < right) {
            if (nums[left] == val) {
                nums[left] = nums[right];
                right--;
                while (left <= right && nums[right] == val) right--;
            }
            left++;
        }
        return right + 1;
    }
}

26. 删除有序数组中的重复项

给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ，请你** 原地** 删除重复出现的元素，使每个元素 只出现一次 ，返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。

考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ，你需要做以下事情确保你的题解可以被通过：

  • 更改数组 nums ，使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素，并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。
  • 返回 k 。

判题标准:

系统会用下面的代码来测试你的题解:

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int[] nums = [...]; // 输入数组
int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的期望答案

int k = removeDuplicates(nums); // 调用

assert k == expectedNums.length;
for (int i = 0; i < k; i++) {
    assert nums[i] == expectedNums[i];
}

如果所有断言都通过，那么您的题解将被 通过。

示例 1：

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输入：nums = [1,1,2]
输出：2, nums = [1,2,_]
解释：函数应该返回新的长度 2 ，并且原数组 nums 的前两个元素被修改为 1, 2 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

示例 2：

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输入：nums = [0,0,1,1,1,2,2,3,3,4]
输出：5, nums = [0,1,2,3,4]
解释：函数应该返回新的长度 5 ， 并且原数组 nums 的前五个元素被修改为 0, 1, 2, 3, 4 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示：

  • 1 <= nums.length <= 3 * 104
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • nums 已按 非严格递增 排列
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class Solution {
    public int removeDuplicates(int[] nums) {
        int lp = 0, rp = 1;
        while (rp < nums.length) {
            if (nums[lp] != nums[rp]) nums[++lp] = nums[rp];
            rp++;
        }
        return lp + 1;
    }
}

80. 删除有序数组中的重复项 II

给你一个有序数组 nums ，请你** 原地** 删除重复出现的元素，使得出现次数超过两次的元素只出现两次 ，返回删除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间，你必须在 原地 修改输入数组 并在使用 O(1) 额外空间的条件下完成。

说明：

为什么返回数值是整数，但输出的答案是数组呢？

请注意，输入数组是以「引用」方式传递的，这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

你可以想象内部操作如下:

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// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说，不对实参做任何拷贝
int len = removeDuplicates(nums);

// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。
for (int i = 0; i < len; i++) {
    print(nums[i]);
}

示例 1：

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输入：nums = [1,1,1,2,2,3]
输出：5, nums = [1,1,2,2,3]
解释：函数应返回新长度 length = 5, 并且原数组的前五个元素被修改为 1, 1, 2, 2, 3。 不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

示例 2：

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输入：nums = [0,0,1,1,1,1,2,3,3]
输出：7, nums = [0,0,1,1,2,3,3]
解释：函数应返回新长度 length = 7, 并且原数组的前五个元素被修改为 0, 0, 1, 1, 2, 3, 3。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示：

  • 1 <= nums.length <= 3 * 104
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • nums 已按升序排列
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class Solution {
    public int removeDuplicates(int[] nums) {
        boolean isFirst = true;
        int lp = 0, rp = 1;
        while (rp < nums.length) {
            if (nums[lp] != nums[rp]) {
                nums[++lp] = nums[rp];
                isFirst = true;
            } else if (isFirst) {
                nums[++lp] = nums[rp];
                isFirst = false;
            }
            rp++;
        }
        return lp + 1;
    }
}

169. 多数元素

给定一个大小为 n 的数组 nums ，返回其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

你可以假设数组是非空的，并且给定的数组总是存在多数元素。

示例 1：

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输入：nums = [3,2,3]
输出：3

示例 2：

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输入：nums = [2,2,1,1,1,2,2]
输出：2

提示：

  • n == nums.length
  • 1 <= n <= 5 * 104
  • -109 <= nums[i] <= 109

进阶：尝试设计时间复杂度为 O(n)、空间复杂度为 O(1) 的算法解决此问题。

参考：多数元素（摩尔投票，清晰图解）（by Krahets）

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/**
 * 哈希统计法
 * 时间复杂度：O(n)
 * 空间复杂度：O(n)
 */
class Solution1 {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int num : nums) {
            Integer count = map.getOrDefault(num, 0);
            count++;
            map.put(num, count);
        }
        int target = nums.length / 2;
        int res = 0;
        for (Integer num : map.keySet()) {
            if (map.get(num) > target) {
                res = num;
                break;
            }
        }
        return res;
    }
}

/**
 * 排序取中间元素（快速排序实现）
 * 空间复杂度：O(n * log n)
 * 空间复杂度：O(log n)
 */
class Solution2 {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        Sort.quickSort(nums);
        return nums[nums.length / 2];
    }
}

/**
 * 摩尔投票法，
 * 注意题目中不是求一般的众数，而是限定出现次数大于一半的数！
 * 空间复杂度：O(n)
 * 时间复杂度：O(1)
 */
class Solution3 {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        int x = 0, votes = 0;
        for (int num : nums) {
            if (votes == 0) x = num;
            votes += num == x ? 1 : -1;
        }
        return x;
    }
}

189. 轮转数组

给定一个整数数组 nums，将数组中的元素向右轮转 k 个位置，其中 k 是非负数。

示例 1:

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输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3
输出: [5,6,7,1,2,3,4]
解释:
向右轮转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6]
向右轮转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5]
向右轮转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

示例 2:

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输入：nums = [-1,-100,3,99], k = 2
输出：[3,99,-1,-100]
解释: 
向右轮转 1 步: [99,-1,-100,3]
向右轮转 2 步: [3,99,-1,-100]

提示：

  • 1 <= nums.length <= 105
  • -231 <= nums[i] <= 231 - 1
  • 0 <= k <= 105

进阶：

  • 尽可能想出更多的解决方案，至少有 三种 不同的方法可以解决这个问题。
  • 你可以使用空间复杂度为 O(1) 的 原地 算法解决这个问题吗？
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class Solution {
    private void reverse(int[] nums, int begin, int end) {
        int lp = begin, rp = end - 1;
        while (lp < rp) {
            int temp = nums[lp];
            nums[lp] = nums[rp];
            nums[rp] = temp;
            lp++;
            rp--;
        }
    }
    
    /**
     * 整个数组反转一次，
     * 取 t = k % n
     * 再将反转数组的前 t 个元素后 n - t 个元素分别反转一次
     */
    public void rotate(int[] nums, int k) {
        int t = k % nums.length;
        reverse(nums, 0, nums.length);
        reverse(nums, 0, t);
        reverse(nums, t, nums.length);
    }
}