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分治算法.md

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241. 为运算表达式设计优先级

241. 为运算表达式设计优先级

给定一个含有数字和运算符的字符串,为表达式添加括号,改变其运算优先级以求出不同的结果。你需要给出所有可能的组合的结果。有效的运算符号包含 +, - 以及 * 。

示例 1:

输入: "2-1-1"
输出: [0, 2]
解释: 
((2-1)-1) = 0 
(2-(1-1)) = 2
示例 2:

输入: "2*3-4*5"
输出: [-34, -14, -10, -10, 10]
解释: 
(2*(3-(4*5))) = -34 
((2*3)-(4*5)) = -14 
((2*(3-4))*5) = -10 
(2*((3-4)*5)) = -10 
(((2*3)-4)*5) = 10

分治算法

按运算符分成左右两部分,分别计算后,利用分隔符,合并。 举个例子:2 * 3-4 * 5 第一次按分割,左边2,右边3-4 * 5 左边没有运算符,则直接等于2;右边继续分割,左边3,右边4 * 5,再继续分割右边,运算4 * 5 =20,将3-20=-17返回,再计算2(-17)=34压入vector; 接下来从-号开始分割,依次下去,就求出所有可能。

class Solution {
    public List<Integer> diffWaysToCompute(String input) {
        List<Integer> list = partition(input);
        Collections.sort(list);
        return list;
    }
    private List<Integer> partition(String input) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        if (!input.contains("+") && !input.contains("-") && !input.contains("*")) {
            res.add(Integer.valueOf(input));
            return res;
        }
        for (int i = 0; i < input.length(); i++) {
            if (input.charAt(i) == '+' || input.charAt(i) == '-' || input.charAt(i) == '*') {
                for (Integer left : partition(input.substring(0, i))) {
                    for (Integer right : partition(input.substring(i + 1))) {
                        char c = input.charAt(i);
                        if (c == '+') {
                            res.add(left + right);
                        } else if (c == '-') {
                            res.add(left - right);
                        } else {
                            res.add(left * right);
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return res;
    }
}

95. 不同的二叉搜索树 II

95. 不同的二叉搜索树 II

给定一个整数 n,生成所有由 1 ... n 为节点所组成的二叉搜索树。

示例:

输入: 3
输出:
[
  [1,null,3,2],
  [3,2,null,1],
  [3,1,null,null,2],
  [2,1,3],
  [1,null,2,null,3]
]
解释:
以上的输出对应以下 5 种不同结构的二叉搜索树:

   1         3     3      2      1
    \       /     /      / \      \
     3     2     1      1   3      2
    /     /       \                 \
   2     1         2                 3

首先来计数需要构建的二叉树数量。可能的二叉搜素数数量是一个 卡特兰数。 n个节点可以组成f(n)个二叉搜索树 我们从序列 1 ..n 中取出数字 i,作为当前树的树根。于是,剩余 i - 1 个元素可用于左子树,n - i 个元素用于右子树。 如 前文所述,这样会产生 G(i - 1) 种左子树 和 G(n - i) 种右子树,其中 G 是卡特兰数。

现在,我们对序列 1 ... i - 1 重复上述过程,以构建所有的左子树;然后对 i + 1 ... n 重复,以构建所有的右子树。

这样,我们就有了树根 i 和可能的左子树、右子树的列表。

最后一步,对两个列表循环,将左子树和右子树连接在根上。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<TreeNode> generateTrees(int n) {
        if (n == 0) {
            return new LinkedList<TreeNode>();
        } else {
            return allTree(1, n);
        }
    }
    private List<TreeNode> allTree(int start, int end) {
        List<TreeNode> res = new LinkedList<>();
        if (start > end) {
            res.add(null);
            return res;
        }
        for (int i = start; i <= end; i++) {
            List<TreeNode> left = allTree(start, i - 1);
            List<TreeNode> right = allTree(i + 1, end);
            for (TreeNode l : left) {
                for (TreeNode r : right) {
                    TreeNode root = new TreeNode(i);
                    root.left = l;
                    root.right = r;
                    res.add(root);
                }
            }
        }
        return res;
    }
}

剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表

剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表

输入一棵二叉搜索树,将该二叉搜索树转换成一个排序的循环双向链表。要求不能创建任何新的节点,只能调整树中节点指针的指向。

为了让您更好地理解问题,以下面的二叉搜索树为例:


我们希望将这个二叉搜索树转化为双向循环链表。链表中的每个节点都有一个前驱和后继指针。对于双向循环链表,第一个节点的前驱是最后一个节点,最后一个节点的后继是第一个节点。

下图展示了上面的二叉搜索树转化成的链表。“head” 表示指向链表中有最小元素的节点。

特别地,我们希望可以就地完成转换操作。当转化完成以后,树中节点的左指针需要指向前驱,树中节点的右指针需要指向后继。还需要返回链表中的第一个节点的指针。

递归解法

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public Node left;
    public Node right;

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val,Node _left,Node _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
    Node head, pre;
    public Node treeToDoublyList(Node root) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        dfs(root);
        pre.right = head;
        head.left = pre;
        return head;
    }
    private void dfs(Node cur) {
        if (cur == null) {
            return;
        }
        dfs(cur.left);
        if (pre == null) {
            head = cur;
        } else {
            pre.right = cur;
        }
        cur.left = pre;
        pre = cur;
        dfs(cur.right);
    }
}

剑指 Offer 40. 最小的k个数

剑指 Offer 40. 最小的k个数

输入整数数组 arr ,找出其中最小的 k 个数。例如,输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字,则最小的4个数字是1、2、3、4。

示例 1:

输入:arr = [3,2,1], k = 2
输出:[1,2] 或者 [2,1]
示例 2:

输入:arr = [0,1,2,1], k = 1
输出:[0]
 

限制:

0 <= k <= arr.length <= 10000
0 <= arr[i] <= 10000

大顶堆

class Solution {
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        int[] res = new int[k];
        if (k == 0) {
            return new int[0];
        }
        Queue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<Integer>((x, y) -> y - x);
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            maxHeap.offer(arr[i]);
        }
        for (int i = k; i < arr.length; i++) {
            if (maxHeap.peek() > arr[i]) {
                maxHeap.poll();
                maxHeap.offer(arr[i]);
            }
        }
        for (int i = k - 1; i >= 0; i--) {
            res[i] = maxHeap.poll();
        }
        return res;
    }
}