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不含重复字符的最长子串

给定一个字符串 s ，请你找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。

输入: s = “pwwkew”
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是 “wke”，所以其长度为 3。
请注意，你的答案必须是 子串 的长度，“pwke” 是一个子序列，不是子串。

滑动窗口：左边界l, 右边界i, 右边界从0~len-1，用unordered_map记录字符上一次出现的位置，如果出现过就把左边界移动到max(l,字符上次出现的位置+1)
每次左边界移动，都是从含有一个重复的字符到不包含重复字符

class Solution {
public:int lengthOfLongestSubstring(string s) {unordered_map<char,int> last_exist;int len=s.size();int l=0;int ans=0;for(int i=0;i<len;i++){if(last_exist.find(s[i])==last_exist.end()){last_exist[s[i]]=i;ans=max(ans,i-l+1);}else{l=max(l,last_exist[s[i]]+1);last_exist[s[i]]=i;ans=max(ans,i-l+1);}}return ans;}
};

最长公共子串

给定两个字符串，求这两个字符串的不包含数字的最长公共子串的长度。

#include<bits/stdc++.h>using namespace std;const int N = 10010;
char s1[N],s2[N];
int res, f[N];
int main()
{scanf("%s %s", s1 , s2);int l = strlen(s1), r = strlen(s2);for (int i = 1; i <= l; i++ )//将s1的长度看作物品数量（对应01背包）{for (int j = r; j>=1; j--)//s2的长度看作背包容量(对应01背包){if (s1[i-1] == s2[j-1] && s1[i-1] > '9' && s2[j-1] > '9')//将s2的每个字符看作物品（体积为1，价值为x，其中x只有满足条件（满足相等）才有价值1，否则为0,<既然都为0了，为啥还要放进背包呢?>）{f[j] = f[j - 1] + 1;//背包的价值res = max(res, f[j]);//res记录每次的最大值}else f[j] = 0;//都不满足，即所有物品价值为0，所以背包总价值也为0}}printf("%d\n", res);return 0;
}

剑指 Offer

剑指 Offer 05. 替换空格

请实现一个函数，把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

1. c++字符串可以修改，因为i一定小于j，所以可能原地修改
2. 从后往前，先得出修改后的长度，时间复杂度$O(n)$

   class Solution {
   public:string replaceSpace(string s) {int n=s.size();int num=0;for(int i=0;i<n;i++)if(s[i]==' ') num++;s.resize(n + 2 * num);for(int i=n-1,j=n-1+num*2;i<j;){ //i,j>=0也可if(s[i]==' '){s[j]='0';s[j-1]='2';s[j-2]='%';j-=3;i--;}while(i>=0 && j>=0 && s[i]!=' ') {//这一直报错，因为当i--后可能变为负的s[j]=s[i];i--;j--;}}return s;}
   };
   

剑指 Offer 03. 数组中重复的数字

找出数组中重复的数字。

在一个长度为 n 的数组 nums 里的所有数字都在 0～n-1 的范围内。数组中某些数字是重复的，但不知道有几个数字重复了，也不知道每个数字重复了几次。请找出数组中任意一个重复的数字。

输入：
[2, 3, 1, 0, 2, 5, 3]
输出：2 或 3

1. 哈希表空间$O(n)$

2. 原地交换时间和哈希一样是$O(n)$，空间$O(1)$
   

   class Solution {
   public:int findRepeatNumber(vector<int>& nums) {int i=0;while(i<nums.size()){if(nums[i]!=i) {if(nums[nums[i]]!=nums[i])//因为都在[0,n)之间，不会越界swap(nums[i],nums[nums[i]]);else return nums[i];}else i++;}return -1;}
   };
   

剑指 Offer 04. 二维数组中的查找

在一个 n * m 的二维数组中，每一行都按照从左到右 非递减 的顺序排序，每一列都按照从上到下 非递减 的顺序排序。请完成一个高效的函数，输入这样的一个二维数组和一个整数，判断数组中是否含有该整数。

现有矩阵 matrix 如下：
[
[1, 4, 7, 11, 15],
[2, 5, 8, 12, 19],
[3, 6, 9, 16, 22],
[10, 13, 14, 17, 24],
[18, 21, 23, 26, 30]
]
给定 target = 5，返回 true。
给定 target = 20，返回 false。

基准是右上角或者左下角，这样才可以剔除一行或一列；左上角无法剔除，无法缩小查找范围

class Solution {
public:bool findNumberIn2DArray(vector<vector<int>>& matrix, int target) {int n=matrix.size();if(n==0) return false; int m=matrix[0].size();int r=0,c=m-1;while(r<n && c>=0){if(matrix[r][c]==target) return true;else if(target<matrix[r][c]) c--;else r++;}return false;}
};

剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数 appendTail 和 deleteHead ，分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素，deleteHead 操作返回 -1 )

class CQueue {//两个栈，一个出栈，一个入栈private Stack<Integer> stack1;private Stack<Integer> stack2;public CQueue() {stack1 = new Stack<>();stack2 = new Stack<>();}public void appendTail(int value) {stack1.push(value);}public int deleteHead() {if(!stack2.isEmpty()){return stack2.pop();}else{while(!stack1.isEmpty()){stack2.push(stack1.pop());}return stack2.isEmpty() ? -1 : stack2.pop();}}
}

剑指 Offer 07. 重建二叉树

输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果，请构建该二叉树并返回其根节点。
假设输入的前序遍历和中序遍历的结果中都不含重复的数字。
递推参数： 根节点在前序遍历的索引 root 、子树在中序遍历的左边界 left 、子树在中序遍历的右边界 right

class Solution {
public:TreeNode* buildTree(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder) {this->preorder = preorder;for(int i = 0; i < inorder.size(); i++)dic[inorder[i]] = i;return recur(0, 0, inorder.size() - 1);}
private:vector<int> preorder;unordered_map<int, int> dic;TreeNode* recur(int root, int left, int right) { if(left > right) return nullptr;                        // 递归终止TreeNode* node = new TreeNode(preorder[root]);          // 建立根节点int i = dic[preorder[root]];                            // 划分根节点、左子树、右子树node->left = recur(root + 1, left, i - 1);              // 开启左子树递归node->right = recur(root + i - left + 1, i + 1, right); // 开启右子树递归return node;                                            // 回溯返回根节点}
};

剑指 Offer 06. 从尾到头打印链表

输入一个链表的头节点，从尾到头反过来返回每个节点的值（用数组返回）。

从头遍历链表，入栈，再出栈。

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}* };*/
class Solution {
public:vector<int> reversePrint(ListNode* head) {stack<ListNode*> sk;vector<int> s;ListNode* pNode=head;while(pNode!=nullptr){sk.push(pNode);pNode=pNode->next;}while(!sk.empty()){pNode=sk.top();s.push_back(pNode->val);sk.pop();}return s;}
};

剑指 Offer 11. 旋转数组的最小数字

把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾，我们称之为数组的旋转。

给你一个可能存在 重复 元素值的数组 numbers ，它原来是一个升序排列的数组，并按上述情形进行了一次旋转。请返回旋转数组的最小元素。例如，数组 [3,4,5,1,2] 为 [1,2,3,4,5] 的一次旋转，该数组的最小值为 1。

注意，数组 [a[0], a[1], a[2], …, a[n-1]] 旋转一次 的结果为数组 [a[n-1], a[0], a[1], a[2], …, a[n-2]] 。

输入：numbers = [3,4,5,1,2]
输出：1
输入：numbers = [2,2,2,0,1]
输出：0

class Solution {
public:int minArray(vector<int>& numbers) {//二分int n=numbers.size();int l=0,r=n-1;int mid=l;//初始化为l，当numbers直接递增时int ans=numbers[0];while(numbers[l]>=numbers[r]){if(l+1==r) {mid=r;break;}mid=(l+r)>>1;if(numbers[mid]==numbers[l] && numbers[mid]==numbers[r]){for(int i=0;i<n;i++)ans=min(ans,numbers[i]);return ans;}if(numbers[mid]>=numbers[l]) l=mid;else if(numbers[mid]<=numbers[r]) r=mid;}return numbers[mid];}
};

• 按照旋转规则，第一个元素应该大于等于最后一个元素，特例[1,2,3],此时，不进while()直接return numbers[mid]=numbers[0]
• 若中间元素位于前面的递增子数组，那么它应该大于等于第一个指针指向的元素—>将第一个指针移到mid
  

剑指 Offer 12. 矩阵中的路径

给定一个 m x n 二维字符网格 board 和一个字符串单词 word 。如果 word 存在于网格中，返回 true ；否则，返回 false 。

单词必须按照字母顺序，通过相邻的单元格内的字母构成，其中“相邻”单元格是那些水平相邻或垂直相邻的单元格。同一个单元格内的字母不允许被重复使用。

class Solution {
public:bool exist(vector<vector<char>>& board, string word) {rows = board.size();cols = board[0].size();for(int i = 0; i < rows; i++) {for(int j = 0; j < cols; j++) {if(dfs(board, word, i, j, 0)) return true;}}return false;}
private:int rows, cols;bool dfs(vector<vector<char>>& board, string word, int i, int j, int k) {if(i >= rows || i < 0 || j >= cols || j < 0 || board[i][j] != word[k]) return false;if(k == word.size() - 1) return true;board[i][j] = '\0';//已经用过这个字符了bool res = dfs(board, word, i + 1, j, k + 1) || dfs(board, word, i - 1, j, k + 1) || dfs(board, word, i, j + 1, k + 1) || dfs(board, word, i , j - 1, k + 1);board[i][j] = word[k];//回溯到上一层，恢复现场return res;}
};

剑指 Offer 27. 二叉树的镜像

请完成一个函数，输入一个二叉树，该函数输出它的镜像。

示例 1：
输入：root = [4,2,7,1,3,6,9]
输出：[4,7,2,9,6,3,1]

class Solution {
public:TreeNode* mirrorTree(TreeNode* root) {if(root == nullptr) return nullptr;stack<TreeNode*> stack;stack.push(root);while (!stack.empty()){TreeNode* node = stack.top();stack.pop();if (node->left != nullptr) stack.push(node->left);if (node->right != nullptr) stack.push(node->right);TreeNode* tmp = node->left;node->left = node->right;node->right = tmp;}return root;}
};

class Solution {
public:TreeNode* mirrorTree(TreeNode* root) {if (root == nullptr) return nullptr;TreeNode* tmp = root->left;root->left = mirrorTree(root->right);root->right = mirrorTree(tmp);return root;}
};

剑指 Offer 28. 对称的二叉树

请实现一个函数，用来判断一棵二叉树是不是对称的。如果一棵二叉树和它的镜像一样，那么它是对称的。
例如，二叉树 [1,2,2,3,4,4,3] 是对称的。但是下面这个 [1,2,2,null,3,null,3] 则不是镜像对称的:

bool isSymmetric(Treenode* root){if(root==NULL) return false;return check(root->left,root->right);
}
bool check(Treenode* u, Treenode* v){if(u==NULL && v==NULL) return true;if(u==NULL || v==NULL || u->val!=v->val) return false;return check(u.left, v.right) && check(u.right, v.left);
}

class Solution {
public:bool check(TreeNode *u, TreeNode *v) {queue <TreeNode*> q;q.push(u); q.push(v);while (!q.empty()) {u = q.front(); q.pop();v = q.front(); q.pop();if (!u && !v) continue;if ((!u || !v) || (u->val != v->val)) return false;q.push(u->left); q.push(v->right);q.push(u->right); q.push(v->left);}return true;}bool isSymmetric(TreeNode* root) {return check(root, root);}
};

剑指 Offer 29. 顺时针打印矩阵

观察发现可以一圈一圈地输出，每圈的左上角可以表示成(start,start)，循环继续的条件是n>start*2 && m>start*2，每圈可以分为从左到右，从上到下。。四步，每步打印的范围是start~m-1-start。。但是有的圈并不总是由这四步组成

class Solution {
public:vector<int> spiralOrder(vector<vector<int>>& matrix) {vector<int> res;int n=matrix.size();if(n==0) return {};int m=matrix[0].size();int start=0;while(n>start*2 && m>start*2){int endX=m-1-start;int endY=n-1-start;for(int i=start;i<=endX;i++) res.push_back(matrix[start][i]);for(int i=start+1;i<=endY;i++) res.push_back(matrix[i][endX]);if(start<endY) for(int i=endX-1;i>=start;i--) res.push_back(matrix[endY][i]);if(start<endX) for(int i=endY-1;i>start;i--) res.push_back(matrix[i][start]);start++;}return res;}
};

剑指 Offer 30. 包含min函数的栈

定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的 min 函数在该栈中，调用 min、push 及 pop 的时间复杂度都是 O(1)。

借助一个辅助栈，其包含的是一个非递增序列–>如果新入栈的元素大于之前的最小值，仍然往辅助栈中压入该最小值，否则压入新入栈的元素

class MinStack {stack<int> x_stack;stack<int> min_stack;
public:MinStack() {min_stack.push(INT_MAX);}void push(int x) {x_stack.push(x);min_stack.push(::min(min_stack.top(), x));}void pop() {x_stack.pop();min_stack.pop();}int top() {return x_stack.top();}int min() {return min_stack.top();}
};

剑指 Offer 31. 栈的压入、弹出序列

输入两个整数序列，第一个序列表示栈的压入顺序，请判断第二个序列是否为该栈的弹出顺序。假设压入栈的所有数字均不相等。例如，序列 {1,2,3,4,5} 是某栈的压栈序列，序列 {4,5,3,2,1} 是该压栈序列对应的一个弹出序列，但 {4,3,5,1,2} 就不可能是该压栈序列的弹出序列。

借助一个栈来模拟，先按照压入顺序入栈，如果弹出序列的j在栈顶，就弹出；否则，继续压入…

class Solution {
public:bool validateStackSequences(vector<int>& pushed, vector<int>& popped) {stack<int> s;int n=pushed.size();for(int i=0,j=0;i<n;i++){s.push(pushed[i]);while(j<n &&!s.empty()&& popped[j]==s.top()) {s.pop();j++;}}if(s.empty()) return true;else return false;}
};

剑指 Offer 32 - I. 从上到下打印二叉树

二叉树的层序遍历/BFS

class Solution {
public:vector<int> levelOrder(TreeNode* root) {if(root==NULL) return {};vector<int> res;queue<TreeNode*> q;q.push(root);while(!q.empty()){auto t=q.front();res.push_back(t->val);q.pop();if(t->left) q.push(t->left);if(t->right) q.push(t->right);}return res;}
};

剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树 II

从上到下按层打印二叉树，同一层的节点按从左到右的顺序打印，每一层打印到一行

因为每次在队列中的都属于同一层。所以，循环q.size()次，对每个结点的处理不变。

vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {if(root==NULL) return {};queue<TreeNode*> q;q.push(root);vector<vector<int>> ans;while(!q.empty()){vector<int> res;int cnt=q.size();for(int i=0;i<cnt;i++){auto t=q.front();q.pop();if(t->left) q.push(t->left);if(t->right) q.push(t->right);res.push_back(t->val);  }ans.push_back(res);  }return ans;}

剑指 Offer 33. 二叉搜索树的后序遍历序列

输入一个整数数组，判断该数组是不是某二叉搜索树的后序遍历结果。如果是则返回 true，否则返回 false。假设输入的数组的任意两个数字都互不相同。

输入: [1,6,3,2,5]
输出: false

输入: [1,3,2,6,5]
输出: true

class Solution {
public:bool verifyPostorder(vector<int>& postorder) {return verify(postorder,0,postorder.size()-1);}bool verify(vector<int>& postorder,int left,int right){if(left>=right) return true;int root=postorder[right];int i=left;while(i<=right && postorder[i]<root) i++;int j=i;while(j<=right && postorder[j]>root) j++;//必须是递增的，所哟从i之后的都要大于rootreturn j==right && verify(postorder,left,i-1)&&verify(postorder,i,right-1);}
};

剑指 Offer 34. 二叉树中和为某一值的路径

给你二叉树的根节点 root 和一个整数目标和 targetSum ，找出所有 从根节点到叶子节点 路径总和等于给定目标和的路径。

class Solution {
public:vector<vector<int>> ans;vector<int> path;void dfs(TreeNode* root, int target){if(root==nullptr) return;target-=root->val;path.push_back(root->val);if(root->left==nullptr && root->right==nullptr && target==0) ans.push_back(path);dfs(root->left,target);dfs(root->right,target);//回溯时的恢复path.pop_back();}vector<vector<int>> pathSum(TreeNode* root, int target) {        dfs(root,target);return ans;}
};

剑指 Offer 15. 二进制中1的个数

可能输入负数，如0x80000000。负数右移：10001010>>3=11110001

1. 循环的次数等于整数二进制的位数

   int NumberOf1(int n){int count=0;unsigned int flag=1;while(flag){if(n&flag) count++;flag=flag<<1;}return count; 
   }
   

2. 二进制数字n中1的个数
   n&(n-1)把n最右边的1变为0

   int NumberOf1(int n){int count=0;while(n){count++;n=n&(n-1);}return count; 
   }
   

剑指 Offer 21. 调整数组顺序使奇数位于偶数前面

class Solution {
public:vector<int> exchange(vector<int>& nums){int i = 0, j = nums.size() - 1;while (i < j){while(i < j && (nums[i] & 1) == 1) i++;while(i < j && (nums[j] & 1) == 0) j--;swap(nums[i], nums[j]);}return nums;}
};

(nums[i] & 1) == 1)这里是一个判断数字属于数组的前半部分还是后半部分的函数。

22.链表中倒数第k个节点

只遍历链表一次：
思路：第一个指针从头节点开始走k-1步，第二个指针保持不动；从第k步开始，第二个指针也开始从头结点动（由于两个指针相差k-1，所以当第一个指针到末尾时，第二个指针刚好指向倒数第k个节点）

扩展1：求链表的中间结点。一个指针一次走一步，另一个一次走两步；当走得快的指针走到末尾时，走得慢的指针刚好在链表中间。（扩展2：若走得快的追上了走得慢的，说明链表中存在环；没有追上说明一定不存在）

剑指 Offer II 022. 链表中环的入口节点

给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 从链表的头节点开始沿着 next 指针进入环的第一个节点为环的入口节点。如果链表无环，则返回 null。

第一轮相遇：
fast 走的步数是 slow 步数的 2 倍，即 $f=2s$
fast 比 slow 多走了 n 个环的长度，即 $f=s+nb$
–>$f=2nb,s=nb$

目前，slow 指针走过的步数为 nb 步。因此，我们只要想办法让 slow 再走 a 步停下来，就可以到环的入口

class Solution {
public:ListNode *detectCycle(ListNode *head) {ListNode *fast = head, *slow = head;while (true) {if (fast == nullptr || fast->next == nullptr) return nullptr;fast = fast->next->next;slow = slow->next;if (fast == slow) break;}fast = head;//fast走了a步->slow也走了a步while (slow != fast) {slow = slow->next;fast = fast->next;}return fast;//不能是head}
};

剑指 Offer 24. 反转链表

定义一个函数，输入一个链表的头节点，反转该链表并输出反转后链表的头节点。

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 5->4->3->2->1->NULL

class Solution {
public:ListNode* reverseList(ListNode* head) {ListNode* tmp=head;ListNode* pPrev=nullptr;ListNode* pReversedHead=nullptr;while(tmp!=nullptr){ListNode* pNext=tmp->next;//防止链表断裂，复制if(pNext==nullptr) pReversedHead=tmp;//最后一个结点就是反转后的头结点tmp->next=pPrev;pPrev=tmp;tmp=pNext;//注意这两句的顺序}return pReversedHead;}
};

剑指 Offer 25. 合并两个排序的链表

输入两个递增排序的链表，合并这两个链表并使新链表中的节点仍然是递增排序的。

输入：1->2->4, 1->3->4
输出：1->1->2->3->4->4

class Solution {
public:ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {ListNode* dump=new ListNode(0);ListNode* cur=dump;while(l1!=nullptr && l2!=nullptr){if(l1->val == l2->val || l1->val > l2->val) {cur->next=l2;l2=l2->next;}else {cur->next=l1;l1=l1->next;}cur=cur->next;}if(l1==nullptr) cur->next=l2;else cur->next=l1;return dump->next;}
};

递归：

class Solution {
public:ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {if(l1==nullptr) return l2;if(l2==nullptr) return l1;ListNode* pMergeHead=nullptr;if(l1->val < l2->val){pMergeHead=l1;pMergeHead->next=mergeTwoLists(l1->next,l2);}else{pMergeHead=l2;pMergeHead->next=mergeTwoLists(l1,l2->next);}return pMergeHead;}
};

剑指 Offer 26. 树的子结构

输入两棵二叉树A和B，判断B是不是A的子结构。(约定空树不是任意一个树的子结构)

B是A的子结构， 即 A中有出现和B相同的结构和节点值。

class Solution {
public:bool isSubStructure(TreeNode* A, TreeNode* B) {bool result=false;if(A!=nullptr && B!=nullptr){//找到节点值相同的点，然后判断其左右子树是否相同if(A->val==B->val) result=doesTree1HasTree2(A,B);//没找到节点值相同的点，继续找（递归看其左右子树）if(!result) result=isSubStructure(A->left,B);if(!result) result=isSubStructure(A->right,B);}return result;}bool doesTree1HasTree2(TreeNode* A,TreeNode* B){if(B==nullptr) return true;//注意这两句的顺序if(A==nullptr) return false;if(A->val!=B->val) return false;return doesTree1HasTree2(A->left,B->left) && doesTree1HasTree2(A->right,B->right);}
};

剑指 Offer 39. 数组中出现次数超过一半的数字

摩尔投票法： 核心理念为 票数正负抵消。此方法时间和空间复杂度分别为 $O(N)$ 和 $O(1)$

剑指 Offer 42. 连续子数组的最大和

class Solution {
public:int maxSubArray(vector<int>& nums) {int n=nums.size();int res=nums[0],before=nums[0],tmp;for(int i=1;i<n;i++){if(before<=0) tmp=nums[i];else tmp=before+nums[i];before=tmp;//优化成before=max(),res=max(before)res=max(res,tmp);}return res;}
};