【Java】基础算法练习题

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个人简介:Java领域新星创作者;阿里云技术博主、星级博主、专家博主;正在Java学习的路上摸爬滚打,记录学习的过程~
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目录

  • 基础算法练习题
    • 🚀1. 两数之和
    • 🚀13. 罗马数字转整数
    • 🚀26. 删除有序数组中的重复项
    • 🚀2022. 将一维数组转变成二维数组
    • 🚀LCR 158. 库存管理 II
    • 🚀88. 合并两个有序数组
    • 🚀704. 二分查找
    • 🚀69. x 的平方根
    • 🚀118. 杨辉三角
    • 🚀125. 验证回文串
    • 🚀344. 反转字符串
    • 🚀191. 位1的个数
    • 🚀326. 3 的幂
    • 🚀204. 计数质数
    • 🚀2427. 公因子的数目
    • 🚀1979. 找出数组的最大公约数
    • 🚀1984. 学生分数的最小差值


基础算法练习题



🚀1. 两数之和

⚪点击跳转:1. 两数之和

给定一个整数数组 nums 和一个整数目标值 target,请你在该数组中找出 和为目标值 target 的那 两个 整数,并返回它们的数组下标。

你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是,数组中同一个元素在答案里不能重复出现。

你可以按任意顺序返回答案。

示例 1:

输入:nums = [2,7,11,15], target = 9
输出:[0,1]
解释:因为 nums[0] + nums[1] == 9 ,返回 [0, 1] 。

示例 2:

输入:nums = [3,2,4], target = 6
输出:[1,2]

示例 3:

输入:nums = [3,3], target = 6
输出:[0,1]

提示:

  • 2 <= nums.length <= 104
  • -109 <= nums[i] <= 109
  • -109 <= target <= 109
  • 只会存在一个有效答案


通过哈希表实现比较,操作哈希表的开销接近O(1)

class Solution {public int[] twoSum(int[] nums, int target) {Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();for(int i = 0;i < nums.length; ++i){map.put(nums[i], i);}for(int i = 0;i < nums.length; ++i){int key = target - nums[i];if(map.containsKey(key) && map.get(key) != i){return new int[]{i, map.get(key)};}}return null;}
}



🚀13. 罗马数字转整数

⚪点击跳转:13. 罗马数字转整数

罗马数字包含以下七种字符: IVXLCDM

字符          数值
I             1
V             5
X             10
L             50
C             100
D             500
M             1000

例如, 罗马数字 2 写做 II ,即为两个并列的 1 。12 写做 XII ,即为 X + II27 写做 XXVII, 即为 XX + V + II

通常情况下,罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例,例如 4 不写做 IIII,而是 IV。数字 1 在数字 5 的左边,所表示的数等于大数 5 减小数 1 得到的数值 4 。同样地,数字 9 表示为 IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况:

  • I 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边,来表示 4 和 9。
  • X 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边,来表示 40 和 90。
  • C 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边,来表示 400 和 900。

给定一个罗马数字,将其转换成整数。

示例 1:

输入: s = "III"
输出: 3

示例 2:

输入: s = "IV"
输出: 4

示例 3:

输入: s = "IX"
输出: 9

示例 4:

输入: s = "LVIII"
输出: 58
解释: L = 50, V= 5, III = 3.

示例 5:

输入: s = "MCMXCIV"
输出: 1994
解释: M = 1000, CM = 900, XC = 90, IV = 4.

提示:

  • 1 <= s.length <= 15
  • s 仅含字符 ('I', 'V', 'X', 'L', 'C', 'D', 'M')
  • 题目数据保证 s 是一个有效的罗马数字,且表示整数在范围 [1, 3999]
  • 题目所给测试用例皆符合罗马数字书写规则,不会出现跨位等情况。
  • IL 和 IM 这样的例子并不符合题目要求,49 应该写作 XLIX,999 应该写作 CMXCIX 。



自己想的,菜

class Solution {public int romanToInt(String s) {Map<Character, Integer> cMap = new HashMap<>();Map<String, Integer> sMap = new HashMap<>();int ans = 0;cMap.put('I', 1);cMap.put('V', 5);cMap.put('X', 10);cMap.put('L', 50);cMap.put('C', 100);cMap.put('D', 500);cMap.put('M', 1000);sMap.put("IV", 4);sMap.put("IX", 9);sMap.put("XL", 40);sMap.put("XC", 90);sMap.put("CD", 400);sMap.put("CM", 900);char[] arr = s.toCharArray();for(int i = 0;i < arr.length; ++i){if(i + 1 != arr.length && sMap.containsKey("" + arr[i] + arr[i + 1])){ans += sMap.get("" + arr[i] + arr[i + 1]);++i;}else{ans += cMap.get(arr[i]);}}return ans;}
}



优质解答

class Solution {public int romanToInt(String s) {int ans = 0;int preNum = getNum(s.charAt(0));for(int i = 1;i < s.length(); ++i){int num = getNum(s.charAt(i));if(preNum < num){ans -= preNum;}else{ans += preNum;}preNum = num;}return ans + preNum;}public int getNum(char c){switch(c){case 'I': return 1;case 'V': return 5;case 'X': return 10;case 'L': return 50;case 'C': return 100;case 'D': return 500;case 'M': return 1000;default: return 0;}}
}



🚀26. 删除有序数组中的重复项

⚪点击跳转:26. 删除有序数组中的重复项

给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ,请你** 原地** 删除重复出现的元素,使每个元素 只出现一次 ,返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。

考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ,你需要做以下事情确保你的题解可以被通过:

  • 更改数组 nums ,使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素,并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。
  • 返回 k

判题标准:

系统会用下面的代码来测试你的题解:

int[] nums = [...]; // 输入数组
int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的期望答案int k = removeDuplicates(nums); // 调用assert k == expectedNums.length;
for (int i = 0; i < k; i++) {assert nums[i] == expectedNums[i];
}

如果所有断言都通过,那么您的题解将被 通过

示例 1:

输入:nums = [1,1,2]
输出:2, nums = [1,2,_]
解释:函数应该返回新的长度 2 ,并且原数组 nums 的前两个元素被修改为 1, 2 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

示例 2:

输入:nums = [0,0,1,1,1,2,2,3,3,4]
输出:5, nums = [0,1,2,3,4]
解释:函数应该返回新的长度 5 , 并且原数组 nums 的前五个元素被修改为 0, 1, 2, 3, 4 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示:

  • 1 <= nums.length <= 3 * 104
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • nums 已按 非严格递增 排列



哈希表

class Solution {public int removeDuplicates(int[] nums) {Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();int index = 0;for(int num : nums){if(!map.containsKey(num)){map.put(num, index++);}}for(Map.Entry<Integer,Integer> entry : map.entrySet()){nums[entry.getValue()] = entry.getKey();}return map.size();}
}

双指针

class Solution {public int removeDuplicates(int[] nums) {int p = 0;int q = 1;while(q < nums.length){if(nums[q] != nums[p]){if(q - p >= 1){nums[p + 1] = nums[q];++p;}}++q;}return p + 1;}
}



🚀2022. 将一维数组转变成二维数组

⚪点击跳转:2022. 将一维数组转变成二维数组

给你一个下标从 0 开始的一维整数数组 original 和两个整数 mn 。你需要使用 original所有 元素创建一个 mn 列的二维数组。

original 中下标从 0n - 1 (都 包含 )的元素构成二维数组的第一行,下标从 n2 * n - 1 (都 包含 )的元素构成二维数组的第二行,依此类推。

请你根据上述过程返回一个 m x n 的二维数组。如果无法构成这样的二维数组,请你返回一个空的二维数组。

示例 1:

img

输入:original = [1,2,3,4], m = 2, n = 2
输出:[[1,2],[3,4]]
解释:
构造出的二维数组应该包含 2 行 2 列。
original 中第一个 n=2 的部分为 [1,2] ,构成二维数组的第一行。
original 中第二个 n=2 的部分为 [3,4] ,构成二维数组的第二行。

示例 2:

输入:original = [1,2,3], m = 1, n = 3
输出:[[1,2,3]]
解释:
构造出的二维数组应该包含 1 行 3 列。
将 original 中所有三个元素放入第一行中,构成要求的二维数组。

示例 3:

输入:original = [1,2], m = 1, n = 1
输出:[]
解释:
original 中有 2 个元素。
无法将 2 个元素放入到一个 1x1 的二维数组中,所以返回一个空的二维数组。

示例 4:

输入:original = [3], m = 1, n = 2
输出:[]
解释:
original 中只有 1 个元素。
无法将 1 个元素放满一个 1x2 的二维数组,所以返回一个空的二维数组。

提示:

  • 1 <= original.length <= 5 * 104
  • 1 <= original[i] <= 105
  • 1 <= m, n <= 4 * 104



解答

class Solution {public int[][] construct2DArray(int[] original, int m, int n) {int[][] ans = new int[][]{};int length = original.length;if(length != m * n) return ans;int index = 0;ans = new int[m][n];for(int i = 0;i < m; ++i){for(int j = 0;j < n; ++j){ans[i][j] = original[index++];}}return ans;}
}


🚀LCR 158. 库存管理 II

⚪点击跳转:LCR 158. 库存管理 II

仓库管理员以数组 stock 形式记录商品库存表。stock[i] 表示商品 id,可能存在重复。请返回库存表中数量大于 stock.length / 2 的商品 id

示例 1:

输入: stock = [6, 1, 3, 1, 1, 1]
输出: 1

限制:

  • 1 <= stock.length <= 50000
  • 给定数组为非空数组,且存在结果数字



哈希表

class Solution {public int inventoryManagement(int[] stock) {Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();int ans = -1;for(int num : stock){if(!map.containsKey(num)){map.put(num, 1);}else{map.put(num, map.get(num) + 1);}}for(Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()){int key = entry.getKey();int value = entry.getValue();if(value > stock.length / 2){ans = key;}}return ans;}
}

排序求众数

class Solution {public int inventoryManagement(int[] stock) {Arrays.sort(stock);return stock[stock.length / 2];}
}



🚀88. 合并两个有序数组

⚪点击跳转:88. 合并两个有序数组

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1nums2,另有两个整数 mn ,分别表示 nums1nums2 中的元素数目。

请你 合并 nums2nums1 中,使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

**注意:**最终,合并后数组不应由函数返回,而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况,nums1 的初始长度为 m + n,其中前 m 个元素表示应合并的元素,后 n 个元素为 0 ,应忽略。nums2 的长度为 n

示例 1:

输入:nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
输出:[1,2,2,3,5,6]
解释:需要合并 [1,2,3] 和 [2,5,6] 。
合并结果是 [1,2,2,3,5,6] ,其中斜体加粗标注的为 nums1 中的元素。

示例 2:

输入:nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出:[1]
解释:需要合并 [1] 和 [] 。
合并结果是 [1] 。

示例 3:

输入:nums1 = [0], m = 0, nums2 = [1], n = 1
输出:[1]
解释:需要合并的数组是 [] 和 [1] 。
合并结果是 [1] 。
注意,因为 m = 0 ,所以 nums1 中没有元素。nums1 中仅存的 0 仅仅是为了确保合并结果可以顺利存放到 nums1 中。

提示:

  • nums1.length == m + n
  • nums2.length == n
  • 0 <= m, n <= 200
  • 1 <= m + n <= 200
  • -109 <= nums1[i], nums2[j] <= 109



解答

class Solution {public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {int help[] = new int[m + n];int p1 = 0;int p2 = 0;int i = 0;while(p1 < m && p2 < n){help[i++] = nums1[p1] <= nums2[p2] ? nums1[p1++] : nums2[p2++];}while(p1 < m) help[i++] = nums1[p1++];while(p2 < n) help[i++] = nums2[p2++];for(i = 0;i < help.length; ++i){nums1[i] = help[i];}}
}



🚀704. 二分查找

⚪点击跳转:704. 二分查找

给定一个 n 个元素有序的(升序)整型数组 nums 和一个目标值 target ,写一个函数搜索 nums 中的 target,如果目标值存在返回下标,否则返回 -1

示例 1:

输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
输出: 4
解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4

示例 2:

输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
输出: -1
解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1

提示:

  1. 你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
  2. n 将在 [1, 10000]之间。
  3. nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。



二分查找

class Solution {public int search(int[] nums, int target) {int L = 0;int R = nums.length - 1;int ans = -1;while(L <= R){int mid = (L+R)/2;if(nums[mid] == target){ans = mid;break;}else if(nums[mid] < target){L = mid + 1;}else if(nums[mid] > target){R = mid - 1;}}return ans;}
}



🚀69. x 的平方根

⚪点击跳转:69. x 的平方根

给你一个非负整数 x ,计算并返回 x算术平方根

由于返回类型是整数,结果只保留 整数部分 ,小数部分将被 舍去 。

**注意:**不允许使用任何内置指数函数和算符,例如 pow(x, 0.5) 或者 x ** 0.5

示例 1:

输入:x = 4
输出:2

示例 2:

输入:x = 8
输出:2
解释:8 的算术平方根是 2.82842..., 由于返回类型是整数,小数部分将被舍去。

提示:

  • 0 <= x <= 231 - 1



暴力

class Solution {public int mySqrt(int x) {for(long i=0;;i++){if(i*i>x){return (int)i-1;}}}
}

二分

class Solution {public int mySqrt(int x) {int l = 0;int r = x;int ans = 0;while(l <= r){int mid = l + ((r - l) >> 1);if((long) mid * mid <= x){ans = mid;l = mid + 1;}else{r = mid - 1;}}return ans;}
}



🚀118. 杨辉三角

⚪点击跳转:118. 杨辉三角

给定一个非负整数 *numRows,*生成「杨辉三角」的前 numRows 行。

在「杨辉三角」中,每个数是它左上方和右上方的数的和。

img

示例 1:

输入: numRows = 5
输出: [[1],[1,1],[1,2,1],[1,3,3,1],[1,4,6,4,1]]

示例 2:

输入: numRows = 1
输出: [[1]]

提示:

  • 1 <= numRows <= 30



题解

class Solution {public List<List<Integer>> generate(int numRows) {List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();for(int i = 0;i < numRows; ++i){List<Integer> list = new ArrayList<>();for(int j = 0;j <= i; ++j){if(j == 0 || j == i){list.add(1);}else{list.add(ans.get(i - 1).get(j) + ans.get(i - 1).get(j - 1));}}ans.add(list);}return ans;}
}



🚀125. 验证回文串

⚪点击跳转:125. 验证回文串

如果在将所有大写字符转换为小写字符、并移除所有非字母数字字符之后,短语正着读和反着读都一样。则可以认为该短语是一个 回文串

字母和数字都属于字母数字字符。

给你一个字符串 s,如果它是 回文串 ,返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

输入: s = "A man, a plan, a canal: Panama"
输出:true
解释:"amanaplanacanalpanama" 是回文串。

示例 2:

输入:s = "race a car"
输出:false
解释:"raceacar" 不是回文串。

示例 3:

输入:s = " "
输出:true
解释:在移除非字母数字字符之后,s 是一个空字符串 "" 。
由于空字符串正着反着读都一样,所以是回文串。

提示:

  • 1 <= s.length <= 2 * 105
  • s 仅由可打印的 ASCII 字符组成



使用StringBuilder API

class Solution {public boolean isPalindrome(String s) {StringBuilder sb = new StringBuilder();for(int i = 0;i < s.length(); ++i){char c = s.charAt(i);if(Character.isLetterOrDigit(c)){sb.append(Character.toLowerCase(c));}}StringBuilder sb_r = new StringBuilder(sb).reverse();return sb.toString().equals(sb_r.toString());}
}



🚀344. 反转字符串

⚪点击跳转:344. 反转字符串

编写一个函数,其作用是将输入的字符串反转过来。输入字符串以字符数组 s 的形式给出。

不要给另外的数组分配额外的空间,你必须**原地修改输入数组**、使用 O(1) 的额外空间解决这一问题。

示例 1:

输入:s = ["h","e","l","l","o"]
输出:["o","l","l","e","h"]

示例 2:

输入:s = ["H","a","n","n","a","h"]
输出:["h","a","n","n","a","H"]

提示:

  • 1 <= s.length <= 105
  • s[i] 都是 ASCII 码表中的可打印字符



双指针

class Solution {public void reverseString(char[] s) {if(s.length < 2) return;for(int i = 0;i < s.length / 2; ++i){swap(s, i, s.length - 1 - i);}}public void swap(char[] arr, int a, int b){char temp = arr[a];arr[a] = arr[b];arr[b] = temp;}
}



🚀191. 位1的个数

⚪点击跳转:191. 位1的个数

编写一个函数,输入是一个无符号整数(以二进制串的形式),返回其二进制表达式中数字位数为 ‘1’ 的个数(也被称为汉明重量)。

提示:

  • 请注意,在某些语言(如 Java)中,没有无符号整数类型。在这种情况下,输入和输出都将被指定为有符号整数类型,并且不应影响您的实现,因为无论整数是有符号的还是无符号的,其内部的二进制表示形式都是相同的。
  • 在 Java 中,编译器使用二进制补码记法来表示有符号整数。因此,在 示例 3 中,输入表示有符号整数 -3

示例 1:

输入:n = 00000000000000000000000000001011
输出:3
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000000001011 中,共有三位为 '1'。

示例 2:

输入:n = 00000000000000000000000010000000
输出:1
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000010000000 中,共有一位为 '1'。

示例 3:

输入:n = 11111111111111111111111111111101
输出:31
解释:输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 中,共有 31 位为 '1'。

提示:

  • 输入必须是长度为 32二进制串



位运算

public class Solution {// you need to treat n as an unsigned valuepublic int hammingWeight(int n) {int ans = 0;for(int i = 0;i < 32; ++i){if((n & 1) == 1) ans++;n >>>= 1;}return ans;}
}



🚀326. 3 的幂

⚪点击跳转:326. 3 的幂

给定一个整数,写一个函数来判断它是否是 3 的幂次方。如果是,返回 true ;否则,返回 false

整数 n 是 3 的幂次方需满足:存在整数 x 使得 n == 3x

示例 1:

输入:n = 27
输出:true

示例 2:

输入:n = 0
输出:false

示例 3:

输入:n = 9
输出:true

示例 4:

输入:n = 45
输出:false

提示:

  • -231 <= n <= 231 - 1



解答

class Solution {public boolean isPowerOfThree(int n) {if(n == 1) return true;if(n == 0) return false;while(true){if(n % 3 == 0){n /= 3;if(n == 1) return true;}else{return false;}}}
}



🚀204. 计数质数

⚪点击跳转:204. 计数质数

给定整数 n ,返回 所有小于非负整数 n 的质数的数量

示例 1:

输入:n = 10
输出:4
解释:小于 10 的质数一共有 4 个, 它们是 2, 3, 5, 7 。

示例 2:

输入:n = 0
输出:0

示例 3:

输入:n = 1
输出:0

提示:

  • 0 <= n <= 5 * 106



埃氏筛

class Solution {public int countPrimes(int n) {boolean[] flag = new boolean[n];Arrays.fill(flag, true);for(int i = 2;i*i < n; ++i){if(flag[i]){for(int j = i * i;j < n; j += i){flag[j] = false;}}}int ans = 0;for(int i = 2;i < n; ++i){if(flag[i]) ++ans;}return ans;}
}



🚀2427. 公因子的数目

⚪点击跳转:2427. 公因子的数目

给你两个正整数 ab ,返回 ab 因子的数目。

如果 x 可以同时整除 ab ,则认为 xab 的一个 公因子

示例 1:

输入:a = 12, b = 6
输出:4
解释:12 和 6 的公因子是 1、2、3、6 。

示例 2:

输入:a = 25, b = 30
输出:2
解释:25 和 30 的公因子是 1、5 。

提示:

  • 1 <= a, b <= 1000



暴力

class Solution {public int commonFactors(int a, int b) {int min = a > b ? b: a;int ans = 0;for(int i = 1;i <= min; ++i){if(a % i == 0 && b % i == 0) ans++;}return ans;}
}



🚀1979. 找出数组的最大公约数

⚪点击跳转:1979. 找出数组的最大公约数

给你一个整数数组 nums ,返回数组中最大数和最小数的 最大公约数

两个数的 最大公约数 是能够被两个数整除的最大正整数。

示例 1:

输入:nums = [2,5,6,9,10]
输出:2
解释:
nums 中最小的数是 2
nums 中最大的数是 10
2 和 10 的最大公约数是 2

示例 2:

输入:nums = [7,5,6,8,3]
输出:1
解释:
nums 中最小的数是 3
nums 中最大的数是 8
3 和 8 的最大公约数是 1

示例 3:

输入:nums = [3,3]
输出:3
解释:
nums 中最小的数是 3
nums 中最大的数是 3
3 和 3 的最大公约数是 3

提示:

  • 2 <= nums.length <= 1000
  • 1 <= nums[i] <= 1000



一次遍历 + 辗转相除

class Solution {public int findGCD(int[] nums) {int min = Integer.MAX_VALUE;int max = Integer.MIN_VALUE;for(int i = 0;i < nums.length; ++i){if(nums[i] < min) min = nums[i];if(nums[i] > max) max = nums[i];}return GCD(max, min);}//辗转相除法public int GCD(int a, int b){return b == 0 ? a : GCD(b, a%b);}
}



🚀1984. 学生分数的最小差值

⚪点击跳转:1984. 学生分数的最小差值

给你一个 下标从 0 开始 的整数数组 nums ,其中 nums[i] 表示第 i 名学生的分数。另给你一个整数 k

从数组中选出任意 k 名学生的分数,使这 k 个分数间 最高分最低分差值 达到 最小化

返回可能的 最小差值

示例 1:

输入:nums = [90], k = 1
输出:0
解释:选出 1 名学生的分数,仅有 1 种方法:
- [90] 最高分和最低分之间的差值是 90 - 90 = 0
可能的最小差值是 0

示例 2:

输入:nums = [9,4,1,7], k = 2
输出:2
解释:选出 2 名学生的分数,有 6 种方法:
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 9 - 4 = 5
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 9 - 1 = 8
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 9 - 7 = 2
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 4 - 1 = 3
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 7 - 4 = 3
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 7 - 1 = 6
可能的最小差值是 2

提示:

  • 1 <= k <= nums.length <= 1000
  • 0 <= nums[i] <= 105



题解

class Solution {public int minimumDifference(int[] nums, int k) {Arrays.sort(nums);if(k == 1) return 0;int n = nums.length;int min=Integer.MAX_VALUE;for(int i=0;i<=n-k;i++){if((nums[i+k-1]-nums[i])<min){min=nums[i+k-1]-nums[i];}}return min;}
}





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