算法成长之路leetcode17-18

算法成长之路leetcode17-18

17. Letter Combinations of a Phone Number

Given a string containing digits from 2-9 inclusive, return all possible letter combinations that the number could represent.

A mapping of digit to letters (just like on the telephone buttons) is given below. Note that 1 does not map to any letters.

Example
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Example:

Input: "23"
Output: ["ad", "ae", "af", "bd", "be", "bf", "cd", "ce", "cf"].
Note:

Although the above answer is in lexicographical order, your answer could be in any order you want.
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package algorithm;

import java.util.*;

/**
* 给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回所有它能表示的字母组合。
*
* 给出数字到字母的映射如下(与电话按键相同)。注意 1 不对应任何字母。
*
示例:
输入:"23"
输出:["ad", "ae", "af", "bd", "be", "bf", "cd", "ce", "cf"].
*/
public class Leetcode17 {

public static List<String> letterCombinations(String digits) {

List<String> res = new ArrayList<>();
String[] indexToStr = new String[]{"", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz"};
if (digits == null || "".equals(digits))
return res;
else if(digits.length() == 1) {
char[] chars = indexToStr[Integer.parseInt(digits)].toCharArray();
for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
res.add(new String(new char[]{chars[i]}));
}
}

char[] charArray = digits.toCharArray();
char[] i0Char = indexToStr[(int) charArray[0] - (int) ('0')].toCharArray();

for (int i = 1; i < charArray.length; i++) {

for (int i1 = 0; i1 < i0Char.length; i1++) {
char[] chars1 = indexToStr[(int) charArray[i] - (int) ('0')].toCharArray();
for (int i2 = 0; i2 < chars1.length; i2++) {
res.add(new String(new char[]{i0Char[i1], chars1[i2]}));
}
}

}
return res;
}

Map<String, String> phone = new HashMap<String, String>() {{
put("2", "abc");
put("3", "def");
put("4", "ghi");
put("5", "jkl");
put("6", "mno");
put("7", "pqrs");
put("8", "tuv");
put("9", "wxyz");
}};

List<String> output = new ArrayList<String>();

public void backtrack(String combination, String next_digits) {
// if there is no more digits to check
if (next_digits.length() == 0) {
// the combination is done
output.add(combination);
}
// if there are still digits to check
else {
// iterate over all letters which map
// the next available digit
String digit = next_digits.substring(0, 1);
String letters = phone.get(digit);
for (int i = 0; i < letters.length(); i++) {
String letter = phone.get(digit).substring(i, i + 1);
// append the current letter to the combination
// and proceed to the next digits
backtrack(combination + letter, next_digits.substring(1));
}
}
}

/**
* 方法:回溯
* 回溯是一种通过穷举所有可能情况来找到所有解的算法。如果一个候选解最后被发现并不是可行解,回溯算法会舍弃它,并在前面的一些步骤做出一些修改,并重新尝试找到可行解。
*
* 给出如下回溯函数 backtrack(combination, next_digits) ,它将一个目前已经产生的组合 combination 和接下来准备要输入的数字 next_digits 作为参数。
*
* 如果没有更多的数字需要被输入,那意味着当前的组合已经产生好了。
* 如果还有数字需要被输入:
* 遍历下一个数字所对应的所有映射的字母。
* 将当前的字母添加到组合最后,也就是 combination = combination + letter 。
* 重复这个过程,输入剩下的数字: backtrack(combination + letter, next_digits[1:]) 。
*
* 有动画图解
* 作者:LeetCode
* 链接:https://leetcode-cn.com/problems/letter-combinations-of-a-phone-number/solution/dian-hua-hao-ma-de-zi-mu-zu-he-by-leetcode/
* 来源:力扣(LeetCode)
* 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
* @param digits
* @return
*/
public List<String> letterCombinations1(String digits) {
if (digits.length() != 0)
backtrack("", digits);
return output;
}


public static void main(String[] args) {
System.out.println(letterCombinations("3"));
System.out.println(new Leetcode17().letterCombinations1("234"));
}
}

18. 4Sum

Given an array nums of n integers and an integer target, are there elements a, b, c, and d in nums such that a + b + c + d = target? Find all unique quadruplets in the array which gives the sum of target.

Note:

The solution set must not contain duplicate quadruplets.

Example
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Example:

Given array nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2], and target = 0.

A solution set is:
[
[-1, 0, 0, 1],
[-2, -1, 1, 2],
[-2, 0, 0, 2]
]
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package algorithm;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
* 给定一个包含 n 个整数的数组 nums 和一个目标值 target,判断 nums 中是否存在四个元素 a,b,c 和 d ,
* 使得 a + b + c + d 的值与 target 相等?找出所有满足条件且不重复的四元组。
*
* 注意:
*
* 答案中不可以包含重复的四元组。
*
* 示例:
*
* 给定数组 nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2],和 target = 0。
*
* 满足要求的四元组集合为:
* [
* [-1, 0, 0, 1],
* [-2, -1, 1, 2],
* [-2, 0, 0, 2]
* ]
*
* 来源:力扣(LeetCode)
* 链接:https://leetcode-cn.com/problems/4sum
* 著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权,非商业转载请注明出处。
*/
public class Leetcode18 {

/**
* 思路:
*
* 四数之和与前面三数之和的思路几乎是一样的,嗝。(刚好前些天才写了三数之和的题解)
* 如果前面的三数之和会做了的话,这里其实就是在前面的基础上多添加一个遍历的指针而已。
* 会做三数之和的可以不用看下面的了。。
*
* 使用四个指针(a<b<c<d)。固定最小的a和b在左边,c=b+1,d=_size-1 移动两个指针包夹求解。
* 保存使得nums[a]+nums[b]+nums[c]+nums[d]==target的解。偏大时d左移,偏小时c右移。c和d相
* 遇时,表示以当前的a和b为最小值的解已经全部求得。b++,进入下一轮循环b循环,当b循环结束后。
* a++,进入下一轮a循环。 即(a在最外层循环,里面嵌套b循环,再嵌套双指针c,d包夹求解)。
* 准备工作:
*
* 因为要使用双指针的方法,排序是必须要做der~。 时间复杂度O(NlogN).
*
* 作者:misakasagiri-2
* 链接:https://leetcode-cn.com/problems/4sum/solution/shuang-zhi-zhen-jie-fa-can-zhao-san-shu-zhi-he-ge-/
* 来源:力扣(LeetCode)
* 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
*
* @param nums
* @param target
* @return
*/
public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
/*定义一个返回值*/
List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
/*当数组为null或元素小于4个时,直接返回*/
if (nums == null || nums.length < 4) {
return result;
}
/*对数组进行从小到大排序*/
Arrays.sort(nums);
System.out.println("-4,-1,-1,0,1,2");
/*数组长度*/
int length = nums.length;
/*定义4个指针k,i,j,h k从0开始遍历,i从k+1开始遍历,留下j和h,j指向i+1,h指向数组最大值*/
for (int k = 0; k < length - 3; k++) {
/*当k的值与前面的值相等时忽略*/
if (k > 0 && nums[k] == nums[k - 1]) {
continue;
}
/*获取当前最小值,如果最小值比目标值大,说明后面越来越大的值根本没戏*/
int min1 = nums[k] + nums[k + 1] + nums[k + 2] + nums[k + 3];
if (min1 > target) {
break;
}
/*获取当前最大值,如果最大值比目标值小,说明后面越来越小的值根本没戏,忽略*/
int max1 = nums[k] + nums[length - 1] + nums[length - 2] + nums[length - 3];
if (max1 < target) {
continue;
}
/*第二层循环i,初始值指向k+1*/
for (int i = k + 1; i < length - 2; i++) {
/*当i的值与前面的值相等时忽略*/
if (i > k + 1 && nums[i] == nums[i - 1]) {
continue;
}
/*定义指针j指向i+1*/
int j = i + 1;
/*定义指针h指向数组末尾*/
int h = length - 1;
/*获取当前最小值,如果最小值比目标值大,说明后面越来越大的值根本没戏,忽略*/
int min = nums[k] + nums[i] + nums[j] + nums[j + 1];
if (min > target) {
System.out.println("m,k="+k+",i="+i+",j="+j+",j+1="+(j+1));
break; // 此时直接滑动k,因为不管怎么滑动i,min 都会大于target
}
/*获取当前最大值,如果最大值比目标值小,说明后面越来越小的值根本没戏,忽略*/
int max = nums[k] + nums[i] + nums[h] + nums[h - 1];
if (max < target) {
System.out.println("ma,k="+k+",i="+i+",j="+j+",j+1="+(j+1));
continue; // 此时continue滑动i 值,nums[i] + nums[h] + nums[h - 1] 变大 ,整个max 会变大
}
/**
* -4,-1,-1,0,1,2
* ma,k=0,i=1,j=2,j+1=3
* m,k=1,i=3,j=4,j+1=5
* [[-4, 0, 1, 2], [-1, -1, 0, 1]]
*
* -4,-1,-1,0,1,2
* ma,k=0,i=1,j=2,j+1=3
* m,k=1,i=3,j=4,j+1=5
* [[-1, -1, 0, 1]]
*/


/*开始j指针和h指针的表演,计算当前和,如果等于目标值,j++并去重,h--并去重,当当前和大于目标值时h--,当当前和小于目标值时j++*/
while (j < h) {
int curr = nums[k] + nums[i] + nums[j] + nums[h];
if (curr == target) {
result.add(Arrays.asList(nums[k], nums[i], nums[j], nums[h]));
j++;
while (j < h && nums[j] == nums[j - 1]) {
j++;
}
h--;
while (j < h && i < h && nums[h] == nums[h + 1]) {
h--;
}
} else if (curr > target) {
h--;
} else {
j++;
}
}
}
}
return result;
}

/*
作者:you-wei-wu
链接:https://leetcode-cn.com/problems/4sum/solution/ji-bai-9994de-yong-hu-you-dai-ma-you-zhu-shi-by-yo/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
*/

public static void main(String[] args) {
System.out.println(new Leetcode18().fourSum(new int[]{-1,0,1,2,-1,-4},-1));
}
}
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