LeetCode 424替换后的最长重复字符、LeetCode 24两两交换链表中的节点、LeetCode 215数组中的第K个最大元素、LeetCode 53最大子数组和、LeetCode46全排列

LeetCode 424替换后的最长重复字符

题目描述：给你一个字符串 s 和一个整数 k 。你可以选择字符串中的任一字符，并将其更改为任何其他大写英文字符。该 *** 作最多可执行 k 次。
在执行上述 *** 作后，返回包含相同字母的最长子字符串的长度。

示例 1：
输入：s = “ABAB”, k = 2
输出：4
解释：用两个’A’替换为两个’B’,反之亦然。
示例 2：
输入：s = “AABABBA”, k = 1
输出：4
解释：
将中间的一个’A’替换为’B’,字符串变为 “AABBBBA”。
子串 “BBBB” 有最长重复字母, 答案为 4。

一、我们可以枚举字符串中的每一个位置作为右端点，然后找到其最远的左端点的位置，满足该区间内除了出现次数最多的那一类字符之外，每次从左至右遍历计算其出现次数，到剩余的字符（即非最长重复字符）数量不超过k个。

这样我们可以想到使用双指针维护这些区间，每次右指针右移，如果区间仍然满足条件，那么左指针不移动，否则左指针至多右移一格，保证区间长度不减小。

• 因为一直都有right++，所以碰到最大的之后长度至少都会是最大，不满足条件的会left++和right++，长度仍不变
• ABB和ABA中len-maxn都为1满足条件的
• 维持一个最大值maxn = Math.max(maxn, num[s.charAt(right) - 'A']);
  //求窗口中曾出现某字母的最大次数
  //计算某字母出现在某窗口中的最大次数，窗口长度只能增大或者不变（注意后面left指针只移动了0-1次）
  //这样做的意义：我们求的是最长，如果找不到更长的维持长度不变返回结果不受影响

二、实际代码中，由于字符串中仅包含大写字母，我们可以使用一个长度为 26 的数组维护每一个字符的出现次数。

每次区间右移，我们更新右移位置的字符出现的次数，然后尝试用它更新重复字符出现次数的历史最大值，最后我们使用该最大值计算出区间内非最长重复字符的数量，以此判断左指针是否需要右移即可

可执行完整代码

public class 第424替换后的最长重复字符 {
    public int characterReplacement(String s, int k) {
        int left = 0, right = 0;   // 左右下标
        int n = s.length();
        int maxn = 0;   // 通过下面的if维持窗口中曾出现某个字母的最大次数，窗口长度只能增大（因为我们要找的是最长，所以不影响）
        int[] nums = new int[26];
        while (right < n) {
            nums[s.charAt(right) - 'A']++;
            maxn = Math.max(maxn, nums[s.charAt(right) - 'A']);
            if (right - left + 1 - maxn > k) {
                nums[s.charAt(left) - 'A']--;
                left++;
            }
            right++;   // 走完这里的时候，其实right会多走一步
        }
        return right - left;   // 因为right已经多走一步了，所以不用再+1，结果为(right-1)-left+1==right-left
    }
}

LeetCode 24两两交换链表中的节点

题目描述：给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例1
输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]
示例 2：

示例2
输入：head = []
输出：[]
示例 3：

示例3
输入：head = [1]
输出：[1]

一、迭代的方法空间复杂度为1，时间复杂度n。创建哑结点 dummyHead，令 dummyHead.next = head。令 temp 表示当前到达的节点，初始时 temp = dummyHead。

每次需要交换 temp 后面的两个节点。如果 temp 的后面没有节点或者只有一个节点，则没有更多的节点需要交换，因此结束交换。否则，获得 temp 后面的两个节点 node1 和 node2，通过更新节点的指针关系实现两两交换节点。

二、while循环中的交换过程，先temp.next = node2，然后才可以切分node1.next = node2.next;然后node2.next = node1。最后将temp引用移动到交换后的节点node1那儿。

完整可执行代码如下

public class 第24题两两交换链表中的节点 {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead.next = head;
        ListNode temp = dummyHead;
        while (temp.next != null && temp.next.next != null) {
            ListNode node1 = temp.next;
            ListNode node2 = temp.next.next;
            temp.next = node2;
            node1.next = node2.next;
            node2.next = node1;
            temp = node1;
        }
        return dummyHead.next;
    }
}

LeetCode 215数组中的第K个最大元素（快排变形，时间复杂度On，空间复杂度logN【递归使用栈空间的空间代价的期望为 O(\log n)O(logn)。】）

题目描述：
给定整数数组 nums 和整数 k，请返回数组中第 k 个最大的元素。
请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。

示例 1:
输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2
输出: 5

示例 2:
输入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4
输出: 4

一、因为是random了一个基准元素下标index，从left开始覆盖，所以要nums[index]=nums[left]。【如果是直接使用left作为基准就可以直接tem=nums[l]】 二、外层while和内层while中，nums[r]<=temp的时候r–，将小的元素放再右边；nums[l]>=tem的时候l++，大的元素放在左边，这样外层while找完位置后，就可以直接判断if(l == k-1)直接return nums[l]。else if(l < k - 1) 右侧l+1，right递归，else左侧left，l-1递归。 PS：直接使用left作为基准函数设计为quickSrot(int[] nums, int left, int right)；如果自己random基准元素下标的话，也设计为quickSort(int[] nums, int left, int right) ,如果判断k就把k加入进参数中去。 random.nextInt()的用法

带参的nextInt(int x)则会生成一个范围在0~x（不包含X）内的任意正整数
例如：int x=new Random.nextInt(100);
则x为一个0~99的任意整数

可通过完整代码：

public class 第215题数组中的第K个最大元素 {
    Random rand = new Random();
    public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
        return quickSort(nums, k, 0, nums.length - 1);
    }

    private int quickSort(int[] nums, int k, int left, int right) {   // nums[i]修改下标i处的元素值
        int index = rand.nextInt(right - left  +1) + left;   // random取一个基准元素，取个数移动left（+left）
        int temp = nums[index];   // 将基准元素值存起来
        nums[index] = nums[left];   // 随机基准的话，因为首先交换要覆盖nums[l]，所以要把left存给nums[index]
        int l = left, r = right;   // 将left和right保存一份用于移动位置，原始的left和right用于最后的quickSort递归
        while (l < r) {
            while (l < r && nums[r] <= temp) r--;   // 小的在右边
            nums[l] = nums[r];
            while (l < r && nums[l] >= temp) l++;   // 大的在左边，方便左边下标第一个是第1大的元素
            nums[r] = nums[l];
        }
        nums[l] = temp;
        if (l == k - 1) return nums[l];
        else if (l < k - 1) return quickSort(nums, k, l + 1, right);
        else return quickSort(nums, k, left, l - 1);
    }
}

LeetCode 53最大子数组和（动态规划）

原题链接：最大子序和

一、我们考虑让nums[i]加入上一段f(n-1)或者自己成一段，作为f(n)的最大值 可通过完整代码如下：

public static int maxSubArray(int[] nums) {
        int pre = 0, ans = nums[0];
        for (int x : nums) {
            pre = Math.max(pre + x, x);
            ans = Math.max(pre, ans);
        }
        return ans;
    }

LeetCode46全排列（因为数组不含重复数字，所以不用考虑去重）

题目描述：给定一个不含重复数字的数组 nums ，返回其 所有可能的全排列 。你可以 按任意顺序 返回答案。
示例 1：
输入：nums = [1,2,3]
输出：[[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]]

示例 2：
输入：nums = [0,1]
输出：[[0,1],[1,0]]

示例 3：
输入：nums = [1]
输出：[[1]]

一、每次dfs中for循环交换0与[0,1,2…]、1与[1,2,3…]、2与[2,3,4…]【每次后面的内容和本次的first交换】。且因为for循环中是遍历多次，所以dfs后output要有恢复 *** 作

时间复杂度：

java.util.Collections类的swap()方法

可执行完整代码：

public class 第46题全排列 {
    public static List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        List<Integer> output = new ArrayList<>();
        for (int num : nums) {
            output.add(num);
        }
        int n = nums.length;
        dfs(n, output, res, 0);
        return res;
    }

    private static void dfs(int n, List<Integer> output, List<List<Integer>> res, int first) {
        if (first == n) res.add(new ArrayList<>(output));
        for (int i = first; i < n; i++) {
            Collections.swap(output, first, i);   // 交换 *** 作0-0及0以后、1-1及1以后、2-2及2以后...
            dfs(n, output, res, first + 1);   // 继续递归填下一个数
            Collections.swap(output, first, i);   // 因为for中要遍历多个，所以要有撤销 *** 作方便下一次的for循环正常进行
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        permute(new int[]{1,2,3});
    }
}