day2算法学习打卡 | 977.有序数组的平方 ,209.长度最小的子数组 ,59.螺旋矩阵II

977.有序数组的平方

题目描述:
给你一个按 非递减顺序 排序的整数数组 nums,返回 每个数字的平方 组成的新数组,要求也按 非递减顺序 排序。

示例 1:
输入:nums = [-4,-1,0,3,10]
输出:[0,1,9,16,100]
解释:平方后,数组变为 [16,1,0,9,100]
排序后,数组变为 [0,1,9,16,100]

题目地址: 有序数组平方
思路:

  • 方法一:暴力解法,也是最容易想到的,直接数组的平方,然后对数组进行排序就行。
  • 方法二: 运用双指针法,因为有序数组存在负数,所以最大值一定是在两边的,最小值在中间,我们可以左右指针法,两边比较大小,然后存到新数组里,最终左右指针碰面循环结束(left可以等于right)。

代码实现:

vector<int> sortedSquares(vector<int>& nums) {
        if (nums.empty()) {
            return nums;//空数组直接退出
        }
        vector<int> new_nums(nums.size(), 0);
        int i = 0, j = nums.size() - 1;
        int pingfang1 = 0, pingfang2 = 0;
        int count = j;//用来对新数组进行赋值
        while(i <= j) {
            pingfang1 = nums[i] * nums[i];
            pingfang2 = nums[j] * nums[j];
            if (pingfang1 <= pingfang2) {
                new_nums[count--] = pingfang2;
                j--;
            } else {
                new_nums[count--] = pingfang1;
                i++;
            }
        }
        return new_nums;
    }

时间复杂度:O(n),空间复杂度:O(1)

209.长度最小的子数组

题目描述:
给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。找出该数组中满足其总和大于等于 target 的长度最小的 连续子数组 [numsl, numsl+1, ..., numsr-1, numsr] ,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0 。

示例 1:
输入:target = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
输出:2
解释:子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。

题目链接: 长度最小的子数组

思路:

  • 方法一:暴力解法,直接使用双层for循环,判断以数组第一个元素、第二个元素。。。开始的子数组哪个符合条件,然后比较出最小子数组。复杂度:O(n^2)
  • 方法二:滑动窗口法(也是双指针)。快指针去遍历数组,直到走到sum大于target位置时,移动慢指针到刚好sum小于target位置,记录子数组长度,这样窗口可以始终保持最小,时间复杂度为O(n);


    209.长度最小的子数组.gif

代码实现:

int minSubArrayLen(int target, vector<int>& nums) {
        int sum = 0;//遍历数组时,求和
        int i = 0, j = 0;//i为起始位置,j为终止位置,两者控制窗口大小
        int sub_result = 0;//改变i时,用于存放子数组大小
        int result = nums.size() + 1; //存放最终结果,初始值要大于数组长度,最后可以用于判断是否不存在子数组
        while(j < nums.size()) {
            sum += nums[j];
            while(sum >= target) {
                sub_result = j - i + 1;
                result = result > sub_result ? sub_result : result;
                sum -= nums[i++];
            }
            j++;
        }
        return result == nums.size() + 1 ? 0 : result;//判断是不是没有子数组符合条件
    }

难点总结:

  • 如何控制窗口大小?
    窗口就是 满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组。
    窗口的起始位置如何移动:如果当前窗口的值大于s了,窗口就要向前移动了(也就是该缩小了)。
    窗口的结束位置如何移动:窗口的结束位置就是遍历数组的指针,也就是for循环里的索引。
    其实和原地删除数组元素的快慢指针类似
  • 注意整个数组都不符合target的情况

59.螺旋矩阵II

题目描述:
给你一个正整数 n ,生成一个包含 1 到 n2 所有元素,且元素按顺时针顺序螺旋排列的 n x n 正方形矩阵 matrix 。

示例 1:


spiraln.jpeg

输入:n = 3
输出:[[1,2,3],[8,9,4],[7,6,5]]
题目链接: 59.螺旋矩阵II

难点:

  • 如何画矩阵,画几圈、每圈画几个元素(循环不变量),每次画边保持循环不变量不变,就不容易出错。

思路:

  1. 首先确定要画几圈,因为每次画一圈就是两行两列,所以只需要画 n / 2圈,n = 3 就画一圈,n = 4 就画两圈
  2. 确定每圈的起始位置,刚开始肯定是(0,0),之后每次加1即可。
  3. 确定每次画几个元素,其实只要确定好开头和结尾位置就可以了,以上图为例,n = 3, 那么我们就每条边画2个元素(n - 1),刚好是一圈,画第二圈的时候要画几个元素呢?,因为外圈已经画了肯定不能是n - 1,此时我们需要的是n - 2, 第3圈就是n - 3,再看由于外圈画完少了一圈,所以我们可以加一个变量用来控制每次画完一圈后的偏移量offect,画第二圈的偏移量就是offect + 1(画一圈少两行两列,offect控制结束,startx控制开始)
  4. 由于当n为奇数的时候,中间元素只有一个,不需要画边,可以最后单独赋值。

代码实现:

vector<vector<int>> generateMatrix(int n) {
        vector<vector<int>> nums(n, vector<int>(n, 0));
        int startx = 0, starty = 0;
        int offect = 1; //控制偏移量
        int i = 0, j = 0;
        int count = 1;
        int loop = n / 2; //控制循环几圈
        while(loop--) {
            cout << count << " " << startx << " " << starty << endl;
            for (i = startx, j = starty; j < n - offect; ++j) {
                nums[i][j] = count++;
            }
            cout << count << " " << startx << " " << starty << endl;
            for (i = startx, j; i < n - offect; ++i) {
                nums[i][j] = count++;
            }
            for (i, j; j > starty; --j) {
                nums[i][j] = count++;
            }
            for (i,j; i > startx; --i) {
                nums[i][j] = count++;
            }
            startx += 1;//每一圈的起始元素都➕1
            starty += 1;
            offect += 1;//用来控制每条边遍历的长度,因为,每走一圈offect - 1
        }

        //当n为奇数时,最后一圈为一个元素,单独赋值,偶数可以在循环里赋值
        int mid = n / 2;
        if (n % 2 != 0) {
            nums[mid][mid] = count;
        }
        return nums;
    }

收获:

  • 前两道题是双指针法的运用,尤其滑动窗口法,比较巧妙,如何控制窗口大小,开始位置什么时候变,结尾位置怎么控制
  • 最后一道题是模拟矩阵,需要考虑的点比较多,几圈,每圈的起始位置,以及保持左闭右开的循环不变量原则,还有n为奇数时要怎么处理。
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