代码随想录训练营day25| 216.组合总和III 17.电话号码的字母组合

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前言

代码随想录算法训练营day25


一、Leetcode 216.组合总和III

1.题目

找出所有相加之和为 n 的 k 个数的组合,且满足下列条件:

只使用数字1到9
每个数字 最多使用一次

返回 所有可能的有效组合的列表 。该列表不能包含相同的组合两次,组合可以以任何顺序返回。

示例 1:

输入: k = 3, n = 7 输出: [[1,2,4]] 解释: 1 + 2 + 4 = 7 没有其他符合的组合了。

示例 2:

输入: k = 3, n = 9 输出: [[1,2,6], [1,3,5], [2,3,4]] 解释: 1 + 2 + 6 = 9 1 + 3 + 5 = 9 2 + 3 + 4 = 9 没有其他符合的组合了。

示例 3:

输入: k = 4, n = 1 输出: [] 解释: 不存在有效的组合。 在[1,9]范围内使用4个不同的数字,我们可以得到的最小和是1+2+3+4 = 10,因为10 > 1,没有有效的组合。

提示:

2 <= k <= 9
1 <= n <= 60

2.解题思路

方法一:二进制(子集)枚举

思路与算法

「组合中只允许含有 1−91−9 的正整数,并且每种组合中不存在重复的数字」意味着这个组合中最多包含 99 个数字。我们可以把原问题转化成集合 S={1,2,3,4,5,6,7,8,9}S={1,2,3,4,5,6,7,8,9},我们要找出 SS 的当中满足如下条件的子集:

大小为 kk
集合中元素的和为 nn

因此我们可以用子集枚举的方法来做这道题。即原序列中有 99 个数,每个数都有两种状态,「被选择到子集中」和「不被选择到子集中」,所以状态的总数为 2929。我们用一个 99 位二进制数 maskmask 来记录当前所有位置的状态,从第到高第 ii 位为 00 表示 ii 不被选择到子集中,为 11 表示 ii 被选择到子集中。当我们按顺序枚举 [0,29−1][0,29−1] 中的所有整数的时候,就可以不重不漏地把每个状态枚举到,对于一个状态 maskmask,我们可以用位运算的方法得到对应的子集序列,然后再判断是否满足上面的两个条件,如果满足,就记录答案。

如何通过位运算来得到 maskmask 各个位置的信息?对于第 ii 个位置我们可以判断 (1 << i) & mask 是否为 00,如果不为 00 则说明 ii 在子集当中。当然,这里要注意的是,一个 99 位二进制数 ii 的范围是 [0,8][0,8],而可选择的数字是 [1,9][1,9],所以我们需要做一个映射,最简单的办法就是当我们知道 ii 位置不为 00 的时候将 i+1i+1 加入子集。

当然,子集枚举也可以用递归实现。在「77. 组合的官方题解」的方法一中提及了子集枚举递归实现的基本框架,感兴趣的同学可以参考。

3.代码实现

```java class Solution { List temp = new ArrayList(); List> ans = new ArrayList>();

public List<List<Integer>> combinationSum3(int k, int n) {for (int mask = 0; mask < (1 << 9); ++mask) {if (check(mask, k, n)) {ans.add(new ArrayList<Integer>(temp));}}return ans;
}public boolean check(int mask, int k, int n) {temp.clear();for (int i = 0; i < 9; ++i) {if (((1 << i) & mask) != 0) {temp.add(i + 1);}}if (temp.size() != k) {return false;}int sum = 0;for (int num : temp) {sum += num;}return sum == n;
}

}

```

二、Leetcode 17.电话号码的字母组合

1.题目

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。答案可以按 任意顺序 返回。

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 1:

输入:digits = "23" 输出:["ad","ae","af","bd","be","bf","cd","ce","cf"]

示例 2:

输入:digits = "" 输出:[]

示例 3:

输入:digits = "2" 输出:["a","b","c"]

提示:

0 <= digits.length <= 4
digits[i] 是范围 ['2', '9'] 的一个数字。

来源:力扣(LeetCode) 链接:https://leetcode.cn/problems/letter-combinations-of-a-phone-number

2.解题思路

方法一:回溯

首先使用哈希表存储每个数字对应的所有可能的字母,然后进行回溯操作。

回溯过程中维护一个字符串,表示已有的字母排列(如果未遍历完电话号码的所有数字,则已有的字母排列是不完整的)。该字符串初始为空。每次取电话号码的一位数字,从哈希表中获得该数字对应的所有可能的字母,并将其中的一个字母插入到已有的字母排列后面,然后继续处理电话号码的后一位数字,直到处理完电话号码中的所有数字,即得到一个完整的字母排列。然后进行回退操作,遍历其余的字母排列。

回溯算法用于寻找所有的可行解,如果发现一个解不可行,则会舍弃不可行的解。在这道题中,由于每个数字对应的每个字母都可能进入字母组合,因此不存在不可行的解,直接穷举所有的解即可。

3.代码实现

```java class Solution { public List letterCombinations(String digits) { List combinations = new ArrayList(); if (digits.length() == 0) { return combinations; } Map phoneMap = new HashMap() {{ put('2', "abc"); put('3', "def"); put('4', "ghi"); put('5', "jkl"); put('6', "mno"); put('7', "pqrs"); put('8', "tuv"); put('9', "wxyz"); }}; backtrack(combinations, phoneMap, digits, 0, new StringBuffer()); return combinations; }

public void backtrack(List<String> combinations, Map<Character, String> phoneMap, String digits, int index, StringBuffer combination) {if (index == digits.length()) {combinations.add(combination.toString());} else {char digit = digits.charAt(index);String letters = phoneMap.get(digit);int lettersCount = letters.length();for (int i = 0; i < lettersCount; i++) {combination.append(letters.charAt(i));backtrack(combinations, phoneMap, digits, index + 1, combination);combination.deleteCharAt(index);}}
}

}

```

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