leetcode解题思路分析（四）22-28题-蒲公英云

括号生成
给出 n 代表生成括号的对数，请你写出一个函数，使其能够生成所有可能的并且有效的括号组合。

很容易想到采用回溯法解决该题，通过画出树分析递归规律可得如下代码

class Solution { 
public:
    void backtrace(int left, int right, int n, string& s, vector<string>& res) { 
        if (left == n && right == n) { 
            res.push_back(s);
            return;
        }
        if (left < n) { 
            s += "(";
            backtrace(left + 1, right, n, s, res);
            s.pop_back();
        }
        if (right < left) { 
            s += ")";
            backtrace(left, right + 1, n, s, res);
            s.pop_back();
        }
    }
    vector<string> generateParenthesis(int n) { 
        vector<string> res;
        string s;
        backtrace(0, 0, n, s, res);
        return res;
    }
};

合并k个排序链表
合并 k 个排序链表，返回合并后的排序链表。请分析和描述算法的复杂度。

本题在做过合并2个链表之后就变得很简单：采用二分法逐个合并直至剩下一个即可

/** * Definition for singly-linked list. * struct ListNode { * int val; * ListNode *next; * ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} * }; */
class Solution { 
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) { 
        int size = lists.size();
        if (size == 0) { 
            return nullptr;
        }
        if (size == 1) { 
            return lists[0];
        }
        while (size > 1)
        {                
            for (int i = 0; i < size / 2; i++)
            { 
                lists[i] = mergeTwoLists(lists[i], lists[i + size / 2]);
            }
            if (size % 2)
            { 
                 lists[size / 2] = lists[size - 1];
                 size = size / 2 + 1;               
            }
            else
            { 
                size = size / 2;
            }
        }
        return lists[0];
    }
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) { 
        ListNode *preHead, *ptr;
        preHead = new ListNode(-1);
        ptr = preHead;
        while (l1 != NULL && l2 != NULL)
        { 
            if (l1->val <= l2->val)
            {          
                ptr->next = l1;    
                l1 = l1->next;                                 
            }
            else
            { 
                ptr->next = l2;
                l2 = l2->next;
            }
            ptr = ptr->next;
        }
        ptr->next = (l1 == NULL? l2 : l1);
        return preHead->next;
    }
};

两两交换链表中的节点
给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

非常简单的链表操作题

/** * Definition for singly-linked list. * struct ListNode { * int val; * ListNode *next; * ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} * }; */
class Solution { 
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) { 
        ListNode *preHead = new ListNode(-1);
        ListNode *tmp, *ahead;
        preHead->next = head;
        ahead = preHead;
        while (head != NULL && head->next != NULL)
        { 
            tmp = head->next;
            ahead->next = tmp;
            head->next = tmp->next;
            tmp->next = head;
            ahead = head;            
            head = head->next;
        }
        return preHead->next;
    }
};

K 个一组翻转链表
给你一个链表，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回翻转后的链表。
k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。
如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

本题是24题的提高，为了翻转K个一组，则需要遍历k个，让每一个指针指向前一个节点，然后最前面的节点指向下一组的开始。因此考虑迭代解决

/** * Definition for singly-linked list. * struct ListNode { * int val; * ListNode *next; * ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} * }; */
class Solution { 
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) { 
        int d = 0;
        auto node = head;
        while (node != NULL) { 
            if (++d >= k) break;
            node = node->next;
        }
        if (d < k) return head;
        ListNode* prev = NULL;
        ListNode* curr = head;
        for (int i = 0; i < k; ++i) { 
            auto node = curr->next;
            curr->next = prev;
            prev = curr;
            curr = node;
        }
        head->next = reverseKGroup(curr, k);
        return prev;
    }
};

删除排序数组中的重复项
给定一个排序数组，你需要在原地删除重复出现的元素，使得每个元素只出现一次，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。

对已经排序好的数组，我们采取双指针法，检测到不同的元素再和相同元素第二位进行互换，然后指针前进即可

class Solution { 
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums) { 
        if (nums.size() == 0) 
            return 0;
        int i = 0;
        for (int j = 1; j < nums.size(); j++) 
        { 
            if (nums[j] != nums[i]) 
            { 
                i++;
                nums[i] = nums[j];
            }
        }
        return i + 1;
    }
};

移除元素
给定一个数组 nums 和一个值 val，你需要原地移除所有数值等于 val 的元素，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。
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。

本题可以采取和上题类似的策略：对每个重复的元素则赋值给后面不同的元素。但是注意这里需要保证不会重复赋值，因此比较可行的方法是进行节点的交换

class Solution { 
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) { 
        int size = nums.size();
        if (size == 0)
            return 0;
        int ptr = 0;
        int end = 0;
        for (int i = 0; i < size; i++)
        { 
            if (nums[i] == val)
            { 
                if (end < i)
                    end = i;
                if (end == size)
                    return ptr;
                while (nums[end] == val)
                { 
                    end++;
                    if (end == size)
                    { 
                        return ptr;
                    }
                }
                int tmp = nums[ptr];
                nums[ptr] = nums[end];
                nums[end] = tmp;
                end++;
                ptr++;
            }
            else
            { 
                ptr++;
            }
        }
        return ptr;
    }
};

但是上述做法的代码看起来颇为繁琐，其实可以更进一步的简化思想：我们只要每次把不同于val的值赋值在前列就可以完成了

class Solution { 
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) { 
        if (nums.size() == 0) 
            return 0;
        int i = 0;
        for (int j = 0; j < nums.size(); j++) 
        { 
            if (nums[j] != val) 
            { 
                nums[i] = nums[j];                
                i++;
            }
        }
        return i;
    }
};

还有没有办法优化性能呢？是有的。上述方法存在一个普遍问题：对于检索过的val的值最后还会检查一遍。但是其实是不需要检查的：我们可以将重复的值替换为末尾的值，并且不再检查它

class Solution { 
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) { 
        int i = 0;
        int n = nums.size();
        while (i < n) { 
            if (nums[i] == val) { 
                nums[i] = nums[n - 1];
                // reduce array size by one
                n--;
            } else { 
                i++;
            }
        }
        return n;
    }
};

实现 strStr()
给定一个 haystack 字符串和一个 needle 字符串，在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置 (从0开始)。如果不存在，则返回 -1。

本题采用暴力检索的方式：找到一个相同元素则开始继续后续检查，如果检查完不一样则继续向后检索

class Solution { 
public:
    int strStr(string haystack, string needle) { 
        int i = 0, j = 0;
        while(i < haystack.size() && j < needle.size())
        { 
            if(haystack[i] == needle[j]) 
            { 
                i++;
                j++;
            }
            else 
            { 
                i = i - j +1 ;
                j = 0;
            }
        }
        if(j == needle.size()) 
            return i - j;
        return -1;
    }
};