Leetcode【31、162】

问题描述:【Math】31. Next Permutation
解题思路:

这道题是给一个数组,表示一个排列。求比当前排列大的下一个排列。如果没有则返回最小排列。

这道题需要找规律:

  • (1)对于 [6,1,2,3] 这种,很明显只需要交换最后两个数字即可。
  • (2)对于 [2,3,2,1] 和 [10,6,5,7,3] 这种,需要两步操作:第一步,从后往前遍历数组,找到降序序列(分别是 [3,2,1] 和 [7,3]),并记录第一个不符合降序序列的数字 num (分别是 2 和 5),将降序序列按照升序排列(分别是 [1,2,3] 和 [3,7]);第二步,在刚刚排好的升序序列中,找到第一个比数字 num (分别是 2 和 5)大的数字,进行交换即可(分别是 [3,1,2,2] 和 [10,6,7,3,5])。
  • (3)对于 [6,5,4,3,2,1] 这种,在从后往前遍历数组时,找到了完整的降序序列,因此没有比该排列大的下一排列了。这时只需要 nums.reverse(),返回最小排列即可。
  • (4)注意观察 (1)、(2)可以合并成(2)这一种情况。

无论是对降序序列按照升序序列排序还是交换两个数,都可以在原数组上进行,因此空间复杂度为 O(1),时间复杂度为 O(n^2)。当然,还可以使用二分查找的思想加快(2)中第二步的速度。

Python3 实现:
class Solution:
    def nextPermutation(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        lens = len(nums)
        for i in range(lens-2, -1, -1):  # 从后往前遍历找降序子序列
            if nums[i] < nums[i+1]:
                # 1、将降序的 [i+1, lens-1] 按照升序排列
                j, cnt = i + 1, 0
                while cnt < (lens - i - 1) // 2:
                    nums[j], nums[lens-1-cnt] = nums[lens-1-cnt], nums[j]
                    j += 1
                    cnt += 1
                # 2、在升序的 [i+1, lens-1] 中找到第一个比 nums[i] 大的数字,交换它们
                for k in range(i+1, lens):
                    if nums[k] > nums[i]:
                        nums[i], nums[k] = nums[k], nums[i]
                        return
        else:  # 肯定是降序
            nums.reverse()
            return

问题描述:【Binary Search】162. Find Peak Element
解题思路:

寻找峰值。给一个数组,峰值元素是指其值大于左右相邻值的元素,峰值可能有多个,找到其中一个峰值元素对应索引。假设数组前后均为负无穷。

首先,数组前后均为负无穷可以保证峰值元素一定存在。这道题可以使用二分查找的思想:

  • (1)对于 nums = [1,2,3,2,1],如果 nums[mid] 比前后两个元素都要大,则 mid 就应该是答案;
  • (2)对于 nums = [1,4,3,2,1],如果 nums[mid] 比左边的小、比右边的大,则说明峰值元素应该在左区间,high = mid - 1
  • (3)对于 nums = [1,2,3,4,1],如果 nums[mid] 比左边的大、比右边的小,则说明峰值元素应该在右区间,low = mid + 1
  • (4)对于 nums = [5,4,3,4,5],如果 nums[mid] 比前后两个元素都要小,则将这种情况随便归为(2)、(3)其中一种即可。因为数组前后均为负无穷可以保证峰值元素一定存在。

因为要比较 nums[mid] 的相邻左右两个元素,因此需要注意边界。可以对边界单独判断。即如果存在 [6,4,...] 或者 [...,4,5] 这种,则可以直接返回 0 或者 len(nums) - 1,因为数组前后均为负无穷, 6 或者 5 就可以视为峰值。

时间复杂度就是二分查找的复杂度,即 O(log n)。

Python3 实现:
class Solution:
    def findPeakElement(self, nums: List[int]) -> int:
        lens = len(nums)
        if lens == 1 or nums[0] > nums[1]: return 0  # 边界处理
        if nums[-1] > nums[-2]: return lens - 1  # 边界处理
        low, high = 0, lens - 1
        while low <= high:
            mid = low + (high - low) // 2
            if nums[mid] > nums[mid-1] and nums[mid] > nums[mid+1]:  # 找到峰值元素
                return mid
            elif nums[mid] < nums[mid-1] and nums[mid] > nums[mid+1]:  # 在右侧寻找
                high = mid - 1
            else:   # 在左侧寻找
                low = mid + 1
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