数据结构是计算机科学中一个非常重要的基础知识,在面试中也经常会被问到。本文将详细介绍几种常见数据结构的面试题,并给出代码示例,希望对大家准备面试有所帮助。
一、数组和字符串
1. 如何反转一个字符串?
最简单的方法是使用双指针,一个指向字符串开头,一个指向结尾,然后不断交换两个指针指向的字符,并向中间移动,直到两指针相遇。示例代码如下:
public void reverseString(char[] s) {int left = 0, right = s.length - 1;while (left < right) {char temp = s[left];s[left++] = s[right];s[right--] = temp;}
}
时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
2. 如何判断一个字符串是否为回文串?
同样可以使用双指针,一个指向开头,一个指向结尾,然后比较两个指针指向的字符是否相等,并向中间移动,直到两指针相遇或者不相等。示例代码如下:
public boolean isPalindrome(String s) {int left = 0, right = s.length() - 1;while (left < right) {while (left < right && !Character.isLetterOrDigit(s.charAt(left))) {left++;}while (left < right && !Character.isLetterOrDigit(s.charAt(right))) {right--;}if (Character.toLowerCase(s.charAt(left)) != Character.toLowerCase(s.charAt(right))) {return false;}left++;right--;}return true;
}
注意要先过滤掉非字母和数字的字符,然后统一转换为小写再比较。时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
二、链表
1. 如何判断一个链表是否有环?
可以使用快慢指针,快指针每次走两步,慢指针每次走一步,如果链表中存在环,则快慢指针一定会相遇。示例代码如下:
public boolean hasCycle(ListNode head) {if (head == null || head.next == null) {return false;}ListNode slow = head;ListNode fast = head.next;while (slow != fast) {if (fast == null || fast.next == null) {return false;}slow = slow.next;fast = fast.next.next;}return true;
}
时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
2. 如何找到链表的中间节点?
同样可以使用快慢指针,快指针每次走两步,慢指针每次走一步,当快指针走到链表末尾时,慢指针刚好在中间节点。示例代码如下:
public ListNode middleNode(ListNode head) {ListNode slow = head, fast = head;while (fast != null && fast.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;}return slow;
}
时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
三、栈和队列
1. 如何用栈实现队列?
可以用两个栈来模拟队列,一个栈用于入队,一个栈用于出队。入队时,直接将元素压入入队栈;出队时,如果出队栈为空,则将入队栈中的所有元素弹出并压入出队栈,然后从出队栈弹出元素。示例代码如下:
class MyQueue {private Stack<Integer> inStack;private Stack<Integer> outStack;public MyQueue() {inStack = new Stack<>();outStack = new Stack<>();}public void push(int x) {inStack.push(x);}public int pop() {if (outStack.isEmpty()) {while (!inStack.isEmpty()) {outStack.push(inStack.pop());}}return outStack.pop();}public int peek() {if (outStack.isEmpty()) {while (!inStack.isEmpty()) {outStack.push(inStack.pop());}}return outStack.peek();}public boolean empty() {return inStack.isEmpty() && outStack.isEmpty();}
}
入队操作的时间复杂度为O(1),出队操作的均摊时间复杂度也为O(1)。
2. 如何用队列实现栈?
可以用两个队列来模拟栈,一个队列用于存储元素,一个队列用于辅助。入栈时,将元素加入非空的队列;出栈时,将非空队列中除最后一个元素外的所有元素依次出队并加入另一个队列,然后将最后一个元素出队并返回。示例代码如下:
class MyStack {private Queue<Integer> queue1;private Queue<Integer> queue2;public MyStack() {queue1 = new LinkedList<>();queue2 = new LinkedList<>();}public void push(int x) {if (!queue1.isEmpty()) {queue1.offer(x);} else {queue2.offer(x);}}public int pop() {if (!queue1.isEmpty()) {while (queue1.size() > 1) {queue2.offer(queue1.poll());}return queue1.poll();} else {while (queue2.size() > 1) {queue1.offer(queue2.poll());}return queue2.poll();}}public int top() {if (!queue1.isEmpty()) {while (queue1.size() > 1) {queue2.offer(queue1.poll());}int res = queue1.poll();queue2.offer(res);return res;} else {while (queue2.size() > 1) {queue1.offer(queue2.poll());}int res = queue2.poll();queue1.offer(res);return res;}}public boolean empty() {return queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty();}
}
入栈操作的时间复杂度为O(1),出栈操作的时间复杂度为O(n)。
四、二叉树
1. 如何判断一棵二叉树是否对称?
可以递归地判断左右子树是否镜像对称。如果左右子树都为空,则对称;如果只有一个子树为空或者两个子树的根节点值不相等,则不对称;否则递归判断左子树的左子树和右子树的右子树是否对称,以及左子树的右子树和右子树的左子树是否对称。示例代码如下:
public boolean isSymmetric(TreeNode root) {if (root == null) {return true;}return isSymmetric(root.left, root.right);
}private boolean isSymmetric(TreeNode left, TreeNode right) {if (left == null && right == null) {return true;}if (left == null || right == null || left.val != right.val) {return false;}return isSymmetric(left.left, right.right) && isSymmetric(left.right, right.left);
}
时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(h),其中h为二叉树的高度。
2. 如何判断一棵二叉树是否为二叉搜索树?
二叉搜索树的性质是左子树的所有节点值都小于根节点值,右子树的所有节点值都大于根节点值。因此,可以在中序遍历的过程中判断当前节点值是否大于前一个节点值。示例代码如下:
public boolean isValidBST(TreeNode root) {Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();TreeNode pre = null;while (root != null || !stack.isEmpty()) {while (root != null) {stack.push(root);root = root.left;}root = stack.pop();if (pre != null && root.val <= pre.val) {return false;}pre = root;root = root.right;}return true;
}
时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(h),其中h为二叉树的高度。
以上就是几种常见数据结构的面试题和代码示例,希望对大家有所帮助。在面试中,除了要掌握这些基本数据结构的特点和操作外,还要学会灵活运用,举一反三。同时,也要注重代码的完整性、鲁棒性和可读性,这样才能给面试官留下良好的印象。
)
)
