Android学习总结之算法篇五（字符串）
字符串求回笔墨串数目public class CountPalindromicSubstrings {
/**
* 此方法用于计算字符串中回文子串的数量
* @param s 输入的字符串
* @return 回文子串的数量
*/
public static int countSubstrings(String s) {
// 若输入字符串为空或长度为 0，直接返回 0
if (s == null || s.length() == 0) {
return 0;
}
// 用于记录回文子串的数量
int count = 0;
// 获取字符串的长度
int n = s.length();
// 遍历字符串中的每个字符
for (int i = 0; i < n; i++) {
// 以单个字符为中心进行扩展，统计以该字符为中心的回文子串数量
count += expandAroundCenter(s, i, i);
// 以两个相邻字符为中心进行扩展，统计以这两个相邻字符为中心的回文子串数量
count += expandAroundCenter(s, i, i + 1);
}
return count;
}
/**
* 以给定的左右索引为中心向两边扩展，计算以该中心的回文子串数量
* @param s 输入的字符串
* @param left 左索引
* @param right 右索引
* @return 以该中心的回文子串数量
*/
private static int expandAroundCenter(String s, int left, int right) {
// 用于记录以该中心的回文子串数量
int count = 0;
// 当左右索引在字符串范围内，并且对应字符相等时，继续扩展
while (left >= 0 && right < s.length() && s.charAt(left) == s.charAt(right)) {
// 每找到一个回文子串，数量加 1
count++;
// 左索引向左移动一位
left--;
// 右索引向右移动一位
right++;
}
return count;
}
public static void main(String[] args) {
// 定义一个示例字符串
String s = "abc";
// 调用 countSubstrings 方法计算回文子串的数量，并输出结果
System.out.println("回文子串的数目是: " + countSubstrings(s));
}
} 字符串转整数（atoi）
题目：输入一个表示整数的字符串，转换成整数并输出。需处理正负号、溢出（返回 INT_MAX 或 INT_MIN）、非法字符（遇到非数字字符停止转换）。
// 该类用于将字符串转换为整数，模拟实现 Java 中的字符串转整数功能
public class StringToInteger {
// 此方法将输入的字符串 s 转换为整数
public int myAtoi(String s) {
// 获取输入字符串的长度
int len = s.length();
// 若字符串长度为 0，即空字符串，直接返回 0
if (len == 0) return 0;
// 步骤 1: 去除字符串开头的空白字符
// 初始化索引，用于遍历字符串
int index = 0;
// 当索引未越界且当前字符为空白字符时，索引向后移动
while (index < len && s.charAt(index) == ' ') {
index++;
}
// 步骤 2: 处理字符串中的符号位
// 初始化符号，默认为正号
int sign = 1;
// 若索引未越界且当前字符为正号或负号
if (index < len && (s.charAt(index) == '+' || s.charAt(index) == '-')) {
// 若为负号，将符号设为 -1；若为正号，符号保持为 1
sign = (s.charAt(index) == '-') ? -1 : 1;
// 索引向后移动一位
index++;
}
// 步骤 3: 把字符串中的数字部分转换为整数，同时处理可能的溢出情况
// 用 long 类型存储结果，避免在转换过程中出现整数溢出
long result = 0;
// 当索引未越界且当前字符为数字时
while (index < len && Character.isDigit(s.charAt(index))) {
// 把当前字符转换为对应的数字
int digit = s.charAt(index) - '0';
// 把当前数字添加到结果中
result = result * 10 + digit;
// 检查是否发生正溢出
if (sign == 1 && result > Integer.MAX_VALUE) {
// 若发生正溢出，返回整数的最大值
return Integer.MAX_VALUE;
}
// 检查是否发生负溢出
if (sign == -1 && result > -(long)Integer.MIN_VALUE) {
// 若发生负溢出，返回整数的最小值
return Integer.MIN_VALUE;
}
// 索引向后移动一位
index++;
}
// 把最终结果乘以符号，并转换为 int 类型返回
return (int)(result * sign);
}
public static void main(String[] args) {
// 创建 StringToInteger 类的实例
StringToInteger solution = new StringToInteger();
// 测试不同的输入字符串，并打印转换后的整数结果
System.out.println(solution.myAtoi("42")); // 输出 42
System.out.println(solution.myAtoi("-42")); // 输出 -42
System.out.println(solution.myAtoi("4193 with words")); // 输出 4193
System.out.println(solution.myAtoi("words and 987")); // 输出 0（遇到非数字字符则停止转换）
System.out.println(solution.myAtoi("-91283472332")); // 输出 -2147483648（整数的最小值，处理了溢出情况）
}
} 字符串全排列
题目：输入一个字符串（含重复字符），打印所有字符排列（不重复输出）。
算法：回溯法，递归互换字符位置生成排列，使用Set去重（或在递归时跳过重复字符）。
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
// 该类用于生成字符串的所有不重复排列
public class StringPermutation {
// 用于存储最终生成的所有排列结果
private List<String> result = new ArrayList<>();
// 存储输入字符串转换后的字符数组
private char[] chars;
// 生成字符串 s 的所有不重复排列
public List<String> permutation(String s) {
// 将输入的字符串转换为字符数组，方便后续操作
chars = s.toCharArray();
// 调用回溯函数，从索引 0 开始生成排列
backtrack(0);
// 返回存储所有排列结果的列表
return result;
}
// 回溯函数，用于生成排列
private void backtrack(int index) {
// 当索引等于字符数组的长度时，说明已经生成了一个完整的排列
if (index == chars.length) {
// 将当前字符数组转换为字符串，并添加到结果列表中
result.add(new String(chars));
// 递归终止，返回上一层
return;
}
// 使用 Set 记录已经交换过的字符，避免生成重复的排列
Set<Character> used = new HashSet<>();
// 从当前索引开始，遍历字符数组
for (int i = index; i < chars.length; i++) {
// 如果当前字符已经在 Set 中，说明已经交换过，跳过该字符
if (used.contains(chars)) continue;
// 将当前字符添加到 Set 中，表示已经使用过
used.add(chars);
// 交换当前索引和 i 索引位置的字符
swap(index, i);
// 递归调用回溯函数，处理下一个索引位置
backtrack(index + 1);
// 回溯操作，恢复交换前的状态，以便尝试其他排列
swap(index, i);
}
}
// 交换字符数组中两个位置的字符
private void swap(int i, int j) {
// 临时存储 i 位置的字符
char temp = chars;
// 将 j 位置的字符赋值给 i 位置
chars = chars;
// 将临时存储的字符赋值给 j 位置
chars = temp;
}
public static void main(String[] args) {
// 创建 StringPermutation 类的实例
StringPermutation solution = new StringPermutation();
// 测试输入字符串 "abc"，并打印生成的所有排列
System.out.println(solution.permutation("abc"));
// 测试输入字符串 "aab"，并打印生成的所有不重复排列
System.out.println(solution.permutation("aab"));
}
} 复杂度分析：
[*]时间复杂度：O (n×n!)，n 为字符串长度。每个位置有 n, n-1, ..., 1 种可能，统共有 n! 种排列，每次生成排列需 O (n) 时间复制字符数组。
[*]空间复杂度：O (n)，递归栈深度为 n，存储排列的空间为 n!×n（均匀环境可视为 O (n!)）。
找最小的 k 个数
题目：从 n 个数中找到最小的 k 个数（k≤n）。
算法：使用最大堆（优先队列）维护 k 个元素，堆顶是当前 k 个数中的最大值。遍历数组时，若当前数小于堆顶，则替换堆顶，包管堆中始终是最小的 k 个数。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.PriorityQueue;
// 该类用于找出数组中最小的 k 个数
public class SmallestKNumbers {
// 该方法用于从数组 arr 中找出最小的 k 个数
public List<Integer> getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
// 用于存储最终找到的最小的 k 个数
List<Integer> result = new ArrayList<>();
// 如果 k 为 0，说明不需要找最小的数，直接返回空列表
if (k == 0) return result;
// 使用优先队列来实现最大堆。
// PriorityQueue 默认是最小堆，通过传入 (a, b) -> b - a 这个逆序比较器，将其转换为最大堆
PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>((a, b) -> b - a);
// 遍历数组中的每个元素
for (int num : arr) {
// 如果最大堆中的元素数量小于 k，直接将当前元素添加到最大堆中
if (maxHeap.size() < k) {
maxHeap.offer(num);
} else if (num < maxHeap.peek()) {
// 如果最大堆已经有 k 个元素，且当前元素比堆顶元素（堆中的最大值）小
// 则移除堆顶元素，将当前元素添加到堆中
maxHeap.poll();
maxHeap.offer(num);
}
}
// 遍历最大堆，将堆中的元素依次添加到结果列表中
while (!maxHeap.isEmpty()) {
result.add(maxHeap.poll());
}
// 返回存储最小的 k 个数的列表
return result;
}
public static void main(String[] args) {
// 创建 SmallestKNumbers 类的实例
SmallestKNumbers solution = new SmallestKNumbers();
// 定义一个测试数组
int[] arr = {3, 2, 1, 5, 6, 4};
// 调用 getLeastNumbers 方法找出数组中最小的 2 个数，并打印结果
System.out.println(solution.getLeastNumbers(arr, 2));
// 结果可能是 ，由于堆结构不保证元素的顺序，实际输出顺序可能不同，可后续排序
}
} 优化说明：
[*]若需要效果排序，可在最后对列表排序：result.sort((a,b)->a-b);。
[*]复杂度分析：
[*]时间复杂度：O (n log k)，每个元素入堆和出堆操作均为 O (log k)，共 n 次操作。
[*]空间复杂度：O (k)，堆中存储 k 个元素。
其他方法对比：
[*]排序法：先排序数组，取前 k 个。时间复杂度 O (n log n)，实用于 n 较小的环境。
[*]快速选择（雷同快排分区）：均匀时间复杂度 O (n)，但最坏环境 O (n²)，且不实用于海量数据（需修改原数组）。
环形链表总集
// 定义链表节点类，每个节点包含一个整数值和一个指向下一个节点的引用
class ListNode {
int val;
ListNode next;
// 构造函数，用于初始化节点的值
ListNode(int x) {
val = x;
next = null;
}
}
public class CircularLinkedListAlgorithms {
/**
* 判断链表是否有环
* @param head 链表的头节点
* @return 如果链表有环返回 true，否则返回 false
*/
public static boolean hasCycle(ListNode head) {
// 若链表为空或者只有一个节点，不可能存在环，直接返回 false
if (head == null || head.next == null) {
return false;
}
// 慢指针，每次移动一步
ListNode slow = head;
// 快指针，每次移动两步
ListNode fast = head;
// 当快指针和其下一个节点都不为空时，继续循环
while (fast != null && fast.next != null) {
// 慢指针移动一步
slow = slow.next;
// 快指针移动两步
fast = fast.next.next;
// 如果慢指针和快指针相遇，说明链表存在环
if (slow == fast) {
return true;
}
}
// 快指针到达链表末尾，说明链表不存在环
return false;
}
/**
* 找到环形链表的入环点
* @param head 链表的头节点
* @return 入环点的节点，如果链表无环则返回 null
*/
public static ListNode detectCycle(ListNode head) {
// 若链表为空或者只有一个节点，不可能存在环，直接返回 null
if (head == null || head.next == null) {
return null;
}
// 慢指针，每次移动一步
ListNode slow = head;
// 快指针，每次移动两步
ListNode fast = head;
// 标记链表是否有环
boolean hasCycle = false;
// 当快指针和其下一个节点都不为空时，继续循环
while (fast != null && fast.next != null) {
// 慢指针移动一步
slow = slow.next;
// 快指针移动两步
fast = fast.next.next;
// 如果慢指针和快指针相遇，说明链表存在环
if (slow == fast) {
hasCycle = true;
break;
}
}
// 如果链表无环，返回 null
if (!hasCycle) {
return null;
}
// 慢指针重新指向头节点
slow = head;
// 慢指针和快指针同时移动一步，直到它们相遇，相遇点即为入环点
while (slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
/**
* 计算环形链表的环长度
* @param head 链表的头节点
* @return 环的长度，如果链表无环则返回 0
*/
public static int cycleLength(ListNode head) {
// 若链表为空或者只有一个节点，不可能存在环，直接返回 0
if (head == null || head.next == null) {
return 0;
}
// 慢指针，每次移动一步
ListNode slow = head;
// 快指针，每次移动两步
ListNode fast = head;
// 标记链表是否有环
boolean hasCycle = false;
// 当快指针和其下一个节点都不为空时，继续循环
while (fast != null && fast.next != null) {
// 慢指针移动一步
slow = slow.next;
// 快指针移动两步
fast = fast.next.next;
// 如果慢指针和快指针相遇，说明链表存在环
if (slow == fast) {
hasCycle = true;
break;
}
}
// 如果链表无环，返回 0
if (!hasCycle) {
return 0;
}
// 初始化环的长度为 1
int length = 1;
// 快指针移动一步
fast = fast.next;
// 快指针继续移动，直到再次和慢指针相遇，记录移动的步数
while (slow != fast) {
fast = fast.next;
length++;
}
return length;
}
public static void main(String[] args) {
// 构建一个有环的链表示例
ListNode node1 = new ListNode(1);
ListNode node2 = new ListNode(2);
ListNode node3 = new ListNode(3);
ListNode node4 = new ListNode(4);
node1.next = node2;
node2.next = node3;
node3.next = node4;
node4.next = node2; // 形成环
// 调用 hasCycle 方法判断链表是否有环并输出结果
System.out.println("链表是否有环: " + hasCycle(node1));
// 调用 detectCycle 方法找到入环点
ListNode entryPoint = detectCycle(node1);
if (entryPoint != null) {
// 若有入环点，输出入环点的值
System.out.println("入环点的值: " + entryPoint.val);
} else {
// 若没有入环点，输出提示信息
System.out.println("没有入环点");
}
// 调用 cycleLength 方法计算环的长度并输出结果
System.out.println("环的长度: " + cycleLength(node1));
}
} 有序数组去重
public class RemoveDuplicatesSortedArray {
/**
* 此方法用于移除有序数组中的重复元素，使每个元素只出现一次。
* 并返回移除重复元素后数组的新长度。
* 原数组会被修改，新长度之前的元素为去重后的元素。
*
* @param nums 输入的有序整数数组
* @return 去重后数组的新长度
*/
public static int removeDuplicates(int[] nums) {
// 如果数组为空，直接返回 0
if (nums == null || nums.length == 0) {
return 0;
}
// 慢指针，指向去重后数组的最后一个位置
int slow = 0;
// 快指针，用于遍历数组
for (int fast = 1; fast < nums.length; fast++) {
// 如果快指针指向的元素和慢指针指向的元素不相等
if (nums != nums) {
// 慢指针向后移动一位
slow++;
// 将快指针指向的元素赋值给慢指针当前位置
nums = nums;
}
}
// 慢指针的位置加 1 就是去重后数组的长度
return slow + 1;
}
public static void main(String[] args) {
// 定义一个有序数组
int[] nums = {1, 1, 2, 2, 3, 4, 4, 4, 5};
// 调用 removeDuplicates 方法进行去重
int newLength = removeDuplicates(nums);
System.out.println("去重后数组的新长度: " + newLength);
System.out.print("去重后的数组元素: ");
for (int i = 0; i < newLength; i++) {
System.out.print(nums + " ");
}
}
} 数组归并区间
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class MergeIntervals {
/**
* 合并重叠的区间
* @param intervals 输入的区间数组
* @return 合并后不重叠的区间数组
*/
public static int[][] merge(int[][] intervals) {
// 如果输入数组为空或者长度为 0，直接返回空数组
if (intervals == null || intervals.length == 0) {
return new int;
}
// 按照区间的起始位置进行排序
Arrays.sort(intervals, Comparator.comparingInt(a -> a));
// 用于存储合并后的区间
List<int[]> merged = new ArrayList<>();
// 取第一个区间作为初始的合并区间
int[] current = intervals;
// 遍历剩余的区间
for (int i = 1; i < intervals.length; i++) {
int[] interval = intervals;
// 如果当前区间的结束位置大于等于下一个区间的起始位置，说明有重叠
if (current >= interval) {
// 更新当前区间的结束位置为两个区间结束位置的最大值
current = Math.max(current, interval);
} else {
// 没有重叠，将当前区间加入到合并列表中
merged.add(current);
// 更新当前区间为下一个区间
current = interval;
}
}
// 将最后一个合并的区间加入到列表中
merged.add(current);
// 将列表转换为二维数组并返回
return merged.toArray(new int[]);
}
public static void main(String[] args) {
int[][] intervals = {{1, 3}, {2, 6}, {8, 10}, {15, 18}};
int[][] mergedIntervals = merge(intervals);
// 输出合并后的区间
for (int[] interval : mergedIntervals) {
System.out.println(Arrays.toString(interval));
}
}
}
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。
页:
[1]