微软面试高频算法题解析与代码实现（C++）

作为全球顶尖科技公司，微软对人才的招聘要求十分严格，尤其是在算法工程师的选拔上。算法面试是微软招聘流程中不可或缺的一环，考察候选人对算法和数据结构的理解和应用能力。本文将列举微软面试中出现频率较高的 10 道算法题，并使用 C++ 语言给出相应的代码实现，帮助大家更好地备战微软算法面试。

1. 两数之和

题目描述： 给定一个整数数组和一个目标值，找出数组中两个数的索引，使得它们的和等于目标值。

代码实现：

#include <vector>
#include <unordered_map>std::vector<int> twoSum(const std::vector<int>& nums, int target) {std::unordered_map<int, int> num_index;for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) {int complement = target - nums[i];if (num_index.count(complement)) {return {num_index[complement], i};}num_index[nums[i]] = i;}return {};
}

2. 寻找峰值

题目描述： 给定一个单调递增的数组，然后又单调递减。找出数组中的峰值元素。

代码实现：

#include <vector>int findPeakElement(const std::vector<int>& nums) {int left = 0, right = nums.size() - 1;while (left < right) {int mid = left + (right - left) / 2;if (nums[mid] > nums[mid + 1]) {right = mid;} else {left = mid + 1;}}return nums[left];
}

3. 旋转数组的最小值

题目描述： 给定一个排序数组，该数组被旋转过。找到数组中的最小值。

代码实现：

#include <vector>int findMin(const std::vector<int>& nums) {int left = 0, right = nums.size() - 1;while (left < right) {int mid = left + (right - left) / 2;if (nums[mid] > nums[right]) {left = mid + 1;} else {right = mid;}}return nums[left];
}

4. 合并两个有序数组

题目描述： 给你两个有序整数数组 nums1 和 nums2，请将 nums2 合并到 nums1 中，使最终结果为一个有序数组。

代码实现：

#include <vector>void merge(std::vector<int>& nums1, int m, std::vector<int>& nums2, int n) {int i = m - 1, j = n - 1, k = m + n - 1;while (i >= 0 && j >= 0) {if (nums1[i] > nums2[j]) {nums1[k--] = nums1[i--];} else {nums1[k--] = nums2[j--];}}while (j >= 0) {nums1[k--] = nums2[j--];}
}

5. 查找第一个和最后一个位置

题目描述： 给定一个已排序的数组和一个目标值，找到目标值在数组中出现的第一个和最后一个位置。

代码实现：

#include <vector>std::vector<int> searchRange(const std::vector<int>& nums, int target) {int left = 0, right = nums.size() - 1;while (left <= right) {int mid = left + (right - left) / 2;if (nums[mid] == target) {int start = mid, end = mid;while (start >= 0 && nums[start] == target) {start--;}while (end < nums.size() && nums[end] == target) {end++;}return {start + 1, end - 1};} else if (nums[mid] < target) {left = mid + 1;} else {right = mid - 1;}}return {-1, -1};
}

6. 矩阵中的搜索

题目描述： 编写一个函数，输入是一个二维数组和一个整数，判断数组中是否包含该整数。

代码实现：

#include <vector>bool searchMatrix(const std::vector<std::vector<int>>& matrix, int target) {int row = 0, col = matrix[0].size() - 1;while (row < matrix.size() && col >= 0) {if (matrix[row][col] == target) {return true;} else if (matrix[row][col] < target) {row++;} else {col--;}}return false;
}

7. 数组中的第K个最大元素

题目描述： 在未排序的数组中找到第 k 个最大的元素。

代码实现：

#include <vector>
#include <queue>int findKthLargest(std::vector<int>& nums, int k) {std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int>> min_heap;for (int num : nums) {min_heap.push(num);if (min_heap.size() > k) {min_heap.pop();}}return min_heap.top();
}

8. 字符串中的最长无重复子字符串

题目描述： 给定一个字符串，找出其中不包含重复字符的最长子字符串的长度。

代码实现：

#include <string>
#include <unordered_set>int lengthOfLongestSubstring(const std::string& s) {int max_len = 0, start = 0, end = 0;std::unordered_set<char> char_set;while (end < s.size()) {if (char_set.count(s[end]) == 0) {char_set.insert(s[end]);end++;max_len = std::max(max_len, end - start);} else {char_set.erase(s[start]);start++;}}return max_len;
}

9. 最长公共子序列

题目描述： 给定两个字符串，找到两个字符串的最长公共子序列。

代码实现：

#include <string>
#include <vector>int longestCommonSubsequence(const std::string& text1, const std::string& text2) {int m = text1.size(), n = text2.size();std::vector<std::vector<int>> dp(m + 1, std::vector<int>(n + 1, 0));for (int i = 1; i <= m; ++i) {for (int j = 1; j <= n; ++j) {if (text1[i - 1] == text2[j - 1]) {dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;} else {dp[i][j] = std::max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]);}}}return dp[m][n];
}

10. 括号匹配

题目描述： 给定一个只包含括号的字符串，判断该字符串是否为有效括号字符串。

代码实现：

#include <string>
#include <stack>bool isValid(const std::string& s) {std::stack<char> char_stack;for (char c : s) {if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {char_stack.push(c);} else {if (char_stack.empty() || (c == ')' && char_stack.top() != '(') || (c == ']' && char_stack.top() != '[') || (c == '}' && char_stack.top() != '{')) {return false;}char_stack.pop();}}return char_stack.empty();
}