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## 力扣Hot 100题
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### 杂项
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- **最大值**：`Integer.MAX_VALUE`
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- **最小值**：`Integer.MIN_VALUE`
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**数组集合比较**
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**`Arrays.equals(array1, array2)`**
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- 用于比较两个数组是否相等（内容相同）。
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- 支持多种类型的数组（如 `int[]`、`char[]`、`Object[]` 等）。
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- ```
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int[] arr1 = {1, 2, 3};
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int[] arr2 = {1, 2, 3};
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boolean isEqual = Arrays.equals(arr1, arr2); // true
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```text
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`Collections` 类本身没有直接提供类似 `Arrays.equals` 的方法来比较两个集合的内容是否相等。不过，Java 中的集合类（如 `List`、`Set`、`Map`）已经实现了 `equals` 方法
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- ```
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List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
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List<Integer> list2 = Arrays.asList(1, 2, 3);
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List<Integer> list3 = Arrays.asList(3, 2, 1);
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System.out.println(list1.equals(list2)); // true
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System.out.println(list1.equals(list3)); // false（顺序不同）
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```
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要实现接口自定义排序，必须实现 `Comparator<T>` 接口的 `compare(T o1, T o2)` 方法。
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`Comparator` 接口中定义的 `compare(T o1, T o2)` 方法返回**一个整数**（非布尔值！！），这个整数的正负意义如下：
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- 如果返回负数，说明 `o1` 排在 `o2`前面。
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- 如果返回零，说明 `o1` 等于 `o2`。
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- 如果返回正数，说明 `o1` 排在 `o2`后面。
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```text
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public class TestComparator {
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// 定义一个升序排序的 Comparator
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static Comparator<Integer> ascComparator = new Comparator<Integer>() {
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@Override
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public int compare(Integer a, Integer b) {
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return a - b; // 如果 a < b, 则返回负数
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}
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};
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public static void main(String[] args) {
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// 创建一个整数列表
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List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
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numbers.add(5);
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numbers.add(3);
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numbers.add(8);
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numbers.add(1);
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numbers.add(9);
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numbers.add(2);
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// 使用 Collections.sort 进行排序，并指定 Comparator
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Collections.sort(numbers, ascComparator);
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// 输出排序后的列表
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System.out.println("排序后的列表: " + numbers);
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}
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}
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假设有两个参数a=3,b=5，那么返回负数，表示第一个参数a排在第二个参数b前面，因此是升序；
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**自定义比较器排序二维数组** 用Lambda表达式实现`Comparator<int[]>接口`
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```text
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import java.util.Arrays;
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public class IntervalSort {
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public static void main(String[] args) {
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int[][] intervals = { {1, 3}, {2, 6}, {8, 10}, {15, 18} };
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// 自定义比较器，先比较第一个元素，如果相等再比较第二个元素
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Arrays.sort(intervals, (a, b) -> {
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if (a[0] != b[0]) {
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return a[0] - b[0];
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} else {
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return a[1] - b[1];
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}
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});
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// 输出排序结果
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for (int[] interval : intervals) {
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System.out.println(Arrays.toString(interval));
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}
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}
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}
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```
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**逻辑比较**
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```text
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boolean flag = false;
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if (!flag) { //! 是 Java 中的逻辑非运算符，只能用于对布尔值取反。
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System.out.println("flag 是 false");
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}
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if (flag == false) { //更常用！
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System.out.println("flag 是 false");
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}
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//java中没有 if(not flag) 这种写法！
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### 常用数据结构
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#### `String`
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子串：字符串中**连续的一段字符**。
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子序列：字符串中**按顺序选取的一段字符**，可以不连续。
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异位词：字母相同、字母频率相同、顺序不同，如`"listen"` 和 `"silent"`
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排序：
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需要String先转为char [] 数组，排序好之后再转为String类型！！
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```text
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char[] charArray = str.toCharArray();
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Arrays.sort(charArray);
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String sortedStr = new String(charArray);
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取字符：
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- `charAt(int index)` 方法返回指定索引处的 `char` 值。
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- `char` 是基本数据类型，占用 2 个字节，表示一个 Unicode 字符。
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- HashSet<Character> set = new HashSet<Character>();
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取子串：
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- `substring(int beginIndex, int endIndex)` 方法返回从 `beginIndex` 到 `endIndex - 1` 的子字符串。
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- 返回的是 `String` 类型，即使子字符串只有一个字符。
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#### **`HashMap`**
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- 基于哈希表实现，查找、插入和删除的平均时间复杂度为 O(1)。
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- 不保证元素的顺序。
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- ```
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import java.util.HashMap;
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import java.util.Map;
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public class HashMapExample {
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public static void main(String[] args) {
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// 创建 HashMap
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Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
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// 添加键值对
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map.put("apple", 10);
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map.put("banana", 20);
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map.put("orange", 30);
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// 获取值
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int appleCount = map.get("apple"); //如果获取不存在的元素，返回null
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System.out.println("Apple count: " + appleCount); // 输出 10
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// 遍历 HashMap
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for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
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System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
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}
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// 输出：
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// apple: 10
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// banana: 20
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// orange: 30
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// 检查是否包含某个键
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boolean containsBanana = map.containsKey("banana");
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System.out.println("Contains banana: " + containsBanana); // 输出 true
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// 删除键值对
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map.remove("orange"); //删除不存在的元素也不会报错
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System.out.println("After removal: " + map); // 输出 {apple=10, banana=20}
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}
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}
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```text
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#### **`ArrayList`**
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- 基于数组实现，支持动态扩展。
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- 访问元素的时间复杂度为 O(1)，在末尾插入和删除的时间复杂度为 O(1)。
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- 在指定位置插入和删除O(n) `add(int index, E element)` `remove(int index)`
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- ```
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.List;
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public class ArrayListExample {
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public static void main(String[] args) {
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// 创建 ArrayList
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List<Integer> list = new ArrayList<>();
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// 添加元素
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list.add(10);
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list.add(20);
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list.add(30);
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int size = list.size(); // 获取列表大小
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System.out.println("Size of list: " + size); // 输出 3
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// 获取元素
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int firstElement = list.get(0);
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System.out.println("First element: " + firstElement); // 输出 10
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||
// 修改元素
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list.set(1, 25); // 将第二个元素改为 25
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System.out.println("After modification: " + list); // 输出 [10, 25, 30]
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// 遍历 ArrayList
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for (int num : list) {
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||
System.out.println(num);
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}
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// 输出：
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// 10
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// 25
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// 30
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// 删除元素
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list.remove(2); // 删除第三个元素
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System.out.println("After removal: " + list); // 输出 [10, 25]
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}
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}
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```
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#### **`数组（Array）`**
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数组是一种固定长度的数据结构，用于存储相同类型的元素。数组的特点包括：
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- **固定长度**：数组的长度在创建时确定，无法动态扩展。
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- **快速访问**：通过索引访问元素的时间复杂度为 O(1)。
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- **连续内存**：数组的元素在内存中是连续存储的。
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- ```
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public class ArrayExample {
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public static void main(String[] args) {
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// 创建数组
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int[] array = new int[5]; // 创建一个长度为 5 的整型数组
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// 添加元素
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array[0] = 10;
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array[1] = 20;
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array[2] = 30;
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array[3] = 40;
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array[4] = 50;
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||
// 获取元素
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int firstElement = array[0];
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||
System.out.println("First element: " + firstElement); // 输出 10
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||
// 修改元素
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array[1] = 25; // 将第二个元素改为 25
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System.out.println("After modification:");
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for (int num : array) {
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System.out.println(num);
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}
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// 输出：
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// 10
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// 25
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// 30
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// 40
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// 50
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// 遍历数组
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System.out.println("Iterating through array:");
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for (int i = 0; i < array.length; i++) {
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System.out.println("Index " + i + ": " + array[i]);
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}
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// 输出：
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// Index 0: 10
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// Index 1: 25
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// Index 2: 30
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// Index 3: 40
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// Index 4: 50
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// 删除元素（数组长度固定，无法直接删除，可以通过覆盖实现）
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int indexToRemove = 2; // 要删除的元素的索引
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for (int i = indexToRemove; i < array.length - 1; i++) {
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array[i] = array[i + 1]; // 将后面的元素向前移动
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}
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array[array.length - 1] = 0; // 最后一个元素置为 0（或其他默认值）
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||
System.out.println("After removal:");
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for (int num : array) {
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||
System.out.println(num);
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||
}
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// 输出：
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// 10
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// 25
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// 40
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// 50
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// 0
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// 数组长度
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int length = array.length;
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System.out.println("Array length: " + length); // 输出 5
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}
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}
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```text
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#### **二维数组**
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```
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int rows = 3;
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int cols = 3;
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int[][] array = new int[rows][cols];
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||
// 填充数据
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for (int i = 0; i < rows; i++) {
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||
for (int j = 0; j < cols; j++) {
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array[i][j] = i * cols + j + 1;
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}
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}
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//创建并初始化
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int[][] array = {
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{1, 2, 3},
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||
{4, 5, 6},
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||
{7, 8, 9}
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||
};
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||
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// 遍历二维数组，不知道几行几列
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public void setZeroes(int[][] matrix) {
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// 遍历每一行
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for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
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||
// 遍历当前行的每一列
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||
for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {
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||
// 这里可以处理 matrix[i][j] 的元素
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||
System.out.print(matrix[i][j] + " ");
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||
}
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||
System.out.println(); // 换行，便于输出格式化
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||
}
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||
}
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```text
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```
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import java.util.ArrayList;
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||
import java.util.List;
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int rows = 3;
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int cols = 3;
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||
List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
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||
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||
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||
for (List<Integer> row : list) {
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||
for (int num : row) {
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||
System.out.print(num + " ");
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||
}
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||
System.out.println(); // 换行
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||
}
|
||
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
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||
List<Integer> row = list.get(i);
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||
for (int j = 0; j < row.size(); j++) {
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||
System.out.print(row.get(j) + " ");
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||
}
|
||
System.out.println(); // 换行
|
||
}
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||
```text
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||
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||
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||
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||
**如果事先不知道数组的大小呢？**
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```
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List<int[]> merged = new ArrayList<>();
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merged.add(current);
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return merged.toArray(new int[merged.size()][]);
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```text
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#### **`HashSet`**
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|
||
- 基于哈希表实现，查找、插入和删除的平均时间复杂度为 O(1)。
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|
||
- 不保证元素的顺序!!因此不太用iterator迭代，而是用contains判断是否有xx元素。
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||
- ```
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import java.util.HashSet;
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||
import java.util.Set;
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||
public class HashSetExample {
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||
public static void main(String[] args) {
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||
// 创建 HashSet
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||
Set<Integer> set = new HashSet<>();
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||
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||
// 添加元素
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set.add(10);
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set.add(20);
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||
set.add(30);
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set.add(10); // 重复元素，不会被添加
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||
// 检查元素是否存在
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boolean contains20 = set.contains(20);
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System.out.println("Contains 20: " + contains20); // 输出 true
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||
// 遍历 HashSet
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for (int num : set) {
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||
System.out.println(num);
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||
}
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||
// 输出：
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// 20
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// 10
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// 30
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||
// 删除元素
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||
set.remove(20);
|
||
System.out.println("After removal: " + set); // 输出 [10, 30]
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||
}
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||
}
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||
```
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||
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||
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||
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||
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||
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||
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||
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#### `PriorityQueue`
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||
- **基于优先堆（最小堆或最大堆）实现**，元素按优先级排序。
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||
- **默认是最小堆**，即队首元素是最小的。
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||
- **支持自定义排序规则**，通过 `Comparator` 实现。
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- **常用操作的时间复杂度**：
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||
- 插入元素：`O(log n)`
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||
- 删除队首元素：`O(log n)`
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||
- 查看队首元素：`O(1)`
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||
- **常用方法**
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||
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||
1. **`add(E e)` / `offer(E e)`**：
|
||
- 将元素插入队列。
|
||
- `add` 在队列满时会抛出异常，`offer` 返回 `false`。
|
||
2. **`remove()` / `poll()`**：
|
||
- 移除并返回队首元素。
|
||
- `remove` 在队列为空时会抛出异常，`poll` 返回 `null`。
|
||
3. **`element()` / `peek()`**：
|
||
- 查看队首元素，但不移除。
|
||
- `element` 在队列为空时会抛出异常，`peek` 返回 `null`。
|
||
4. **`size()`**：
|
||
- 返回队列中的元素数量。
|
||
5. **`isEmpty()`**：
|
||
- 检查队列是否为空。
|
||
6. **`clear()`**：
|
||
- 清空队列。
|
||
|
||
- ```
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||
import java.util.PriorityQueue;
|
||
import java.util.Comparator;
|
||
|
||
public class PriorityQueueExample {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
// 创建 PriorityQueue（默认是最小堆）
|
||
PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
|
||
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||
// 添加元素
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minHeap.add(10);
|
||
minHeap.add(20);
|
||
minHeap.add(30);
|
||
minHeap.add(5);
|
||
|
||
// 查看队首元素
|
||
System.out.println("队首元素: " + minHeap.peek()); // 输出 5
|
||
|
||
// 遍历 PriorityQueue（注意：遍历顺序不保证有序）
|
||
System.out.println("遍历 PriorityQueue:");
|
||
for (int num : minHeap) {
|
||
System.out.println(num);
|
||
}
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||
// 输出：
|
||
// 5
|
||
// 10
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||
// 30
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||
// 20
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||
|
||
// 移除队首元素
|
||
System.out.println("移除队首元素: " + minHeap.poll()); // 输出 5
|
||
|
||
// 再次查看队首元素
|
||
System.out.println("队首元素: " + minHeap.peek()); // 输出 10
|
||
|
||
// 创建最大堆（通过自定义 Comparator）
|
||
PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder());
|
||
maxHeap.add(10);
|
||
maxHeap.add(20);
|
||
maxHeap.add(30);
|
||
maxHeap.add(5);
|
||
|
||
// 查看队首元素
|
||
System.out.println("最大堆队首元素: " + maxHeap.peek()); // 输出 30
|
||
|
||
// 清空队列
|
||
minHeap.clear();
|
||
System.out.println("队列是否为空: " + minHeap.isEmpty()); // 输出 true
|
||
}
|
||
}
|
||
```text
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||
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||
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||
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||
|
||
#### `Queue`
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||
|
||
队尾插入，队头取！``
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||
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||
```
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||
import java.util.Queue;
|
||
import java.util.LinkedList;
|
||
|
||
public class QueueExample {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
// 创建一个队列
|
||
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
|
||
|
||
// 添加元素到队列中
|
||
queue.add(10); // 使用 add() 方法添加元素
|
||
queue.offer(20); // 使用 offer() 方法添加元素
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||
queue.add(30);
|
||
System.out.println("队列内容：" + queue);
|
||
|
||
// 查看队头元素，不移除
|
||
int head = queue.peek();
|
||
System.out.println("队头元素（peek）： " + head);
|
||
|
||
// 移除队头元素
|
||
int removed = queue.poll();
|
||
System.out.println("移除的队头元素（poll）： " + removed);
|
||
System.out.println("队列内容：" + queue);
|
||
|
||
// 再次移除队头元素
|
||
int removed2 = queue.remove();
|
||
System.out.println("移除的队头元素（remove）： " + removed2);
|
||
System.out.println("队列内容：" + queue);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
```text
|
||
|
||
|
||
|
||
#### `Deque`(双端队列+栈)
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支持在队列的两端（头和尾）进行元素的插入和删除。这使得 Deque 既能作为队列（FIFO）又能作为栈（LIFO）使用。
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建议在需要栈操作时使用 `Deque` 的实现
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**栈**
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Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
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stack.push(1); // 入栈
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Integer top1=stack.peek()
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Integer top = stack.pop(); // 出栈
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```text
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**双端队列**
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**在队头操作**
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- `addFirst(E e)`：在队头添加元素，如果操作失败会抛出异常。
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- `offerFirst(E e)`：在队头插入元素，返回 `true` 或 `false` 表示是否成功。
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- `peekFirst()`：查看队头元素，不移除；队列为空返回 `null`。
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- `removeFirst()`：移除并返回队头元素；队列为空会抛出异常。
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- `pollFirst()`：移除并返回队头元素；队列为空返回 `null`。
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**在队尾操作**
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- `addLast(E e)`：在队尾添加元素，若失败会抛出异常。
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- `offerLast(E e)`：在队尾插入元素，返回 `true` 或 `false` 表示是否成功。
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- `peekLast()`：查看队尾元素，不移除；队列为空返回 `null`。
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||
- `removeLast()`：移除并返回队尾元素；队列为空会抛出异常。
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||
- `pollLast()`：移除并返回队尾元素；队列为空返回 `null`。
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**添加元素**：调用 `add(e)` 或 `offer(e)` 时，实际上是调用 `addLast(e)` 或 `offerLast(e)`，即在**队尾**添加元素。
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**删除或查看元素**：调用 `remove()` 或 `poll()` 时，则是调用 `removeFirst()` 或 `pollFirst()`，即在队头移除元素；同理，`element()` 或 `peek()` 则是查看队头元素。
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```
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import java.util.Deque;
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import java.util.LinkedList;
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public class DequeExample {
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public static void main(String[] args) {
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// 使用 LinkedList 实现双端队列
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Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
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// 在队列头部添加元素
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deque.addFirst(10);
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// 在队列尾部添加元素
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deque.addLast(20);
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// 在队列头部插入元素
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deque.offerFirst(5);
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// 在队列尾部插入元素
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deque.offerLast(30);
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System.out.println("双端队列内容：" + deque);
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// 查看队头和队尾元素，不移除
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int first = deque.peekFirst();
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int last = deque.peekLast();
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System.out.println("队头元素：" + first);
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System.out.println("队尾元素：" + last);
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// 从队头移除元素
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int removedFirst = deque.removeFirst();
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System.out.println("移除队头元素：" + removedFirst);
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// 从队尾移除元素
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int removedLast = deque.removeLast();
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System.out.println("移除队尾元素：" + removedLast);
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System.out.println("双端队列最终内容：" + deque);
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}
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}
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```text
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#### `Iterator`
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- **`HashMap`、`HashSet`、`ArrayList` 和 `PriorityQueue`** 都实现了 `Iterable` 接口，支持 `iterator()` 方法。
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`Iterator` 接口中包含以下主要方法：
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1. `hasNext()`：如果迭代器还有下一个元素，则返回 `true`，否则返回 `false`。
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2. `next()`：返回迭代器的下一个元素，并将迭代器移动到下一个位置。
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3. `remove()`：从迭代器当前位置删除元素。该方法是可选的，不是所有的迭代器都支持。
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```
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Iterator;
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public class Main {
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public static void main(String[] args) {
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// 创建一个 ArrayList 集合
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ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
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list.add(1);
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list.add(2);
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list.add(3);
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// 获取集合的迭代器
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Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
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// 使用迭代器遍历集合并输出元素
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while (iterator.hasNext()) {
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Integer element = iterator.next();
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System.out.println(element);
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}
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}
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}
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```text
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### 排序
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排序时间复杂度:O(nlog(n))
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求最大值：O(n)
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#### **数组排序**
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```
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import java.util.Arrays;
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public class ArraySortExample {
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public static void main(String[] args) {
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int[] numbers = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
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Arrays.sort(numbers); // 对数组进行排序
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||
System.out.println(Arrays.toString(numbers)); // 输出 [1, 2, 5, 5, 6, 9]
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}
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}
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```text
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#### 集合排序
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```
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Collections;
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import java.util.List;
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public class ListSortExample {
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||
public static void main(String[] args) {
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||
List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
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||
numbers.add(5);
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||
numbers.add(2);
|
||
numbers.add(9);
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||
numbers.add(1);
|
||
numbers.add(5);
|
||
numbers.add(6);
|
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|
||
Collections.sort(numbers); // 对 List 进行排序
|
||
System.out.println(numbers); // 输出 [1, 2, 5, 5, 6, 9]
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}
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}
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```text
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#### **自定义排序**
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```
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Collections;
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import java.util.Comparator;
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import java.util.List;
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class Person {
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String name;
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int age;
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public Person(String name, int age) {
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this.name = name;
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this.age = age;
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}
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@Override
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public String toString() {
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return name + " (" + age + ")";
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}
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}
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public class ComparatorSortExample {
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public static void main(String[] args) {
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List<Person> people = new ArrayList<>();
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people.add(new Person("Alice", 25));
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||
people.add(new Person("Bob", 20));
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||
people.add(new Person("Charlie", 30));
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||
|
||
// 使用 Comparator 按姓名排序
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Collections.sort(people, new Comparator<Person>() {
|
||
@Override
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public int compare(Person p1, Person p2) {
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return p1.name.compareTo(p2.name); // 按姓名升序排序
|
||
}
|
||
});
|
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||
System.out.println(people); // 输出 [Alice (25), Bob (20), Charlie (30)]
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||
}
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||
}
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```text
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### 题型
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#### 哈希
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**问题分析**：
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- 确定是否需要快速查找或存储数据。
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- 判断是否需要统计元素频率或检查元素是否存在。
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**适用场景**
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1. **快速查找**：
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- 当需要频繁查找元素时，哈希表可以提供 O(1) 的平均时间复杂度。
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2. **统计频率**：
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- 统计元素出现次数时，哈希表是常用工具。
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3. **去重**：
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- 需要去除重复元素时，`HashSet` 可以有效实现。
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#### 双指针
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1. 问题分析：
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- 确定问题是否涉及数组或链表的遍历。
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- 判断是否需要通过两个指针的协作来缩小搜索范围或比较元素。
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2. 选择双指针类型：
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- **同向双指针**：两个指针从同一侧开始移动，通常用于**滑动窗口**或链表问题。
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- **对向双指针**：两个指针从两端向中间移动，通常用于有序数组或回文问题。重点是考虑**移动哪个指针**可能优化结果！！！
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- **快慢指针**：两个指针以不同速度移动，通常用于链表中的环检测或中点查找。
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3. 适用场景
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**有序数组的两数之和**：
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- 在对向双指针的帮助下，可以在 O(n) 时间内找到两个数，使它们的和等于目标值。
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**滑动窗口**：
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- 用于解决**子数组或子字符串**问题，如同向双指针可以在 O(n) 时间内找到满足条件的最短或最长子数组。
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**链表中的环检测**：
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- 快慢指针可以用于检测链表中是否存在环，并找到环的起点。
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**回文问题**：
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- 对向双指针可以用于判断字符串或数组是否是回文。
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**合并有序数组或链表**：
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- 双指针可以用于合并两个有序数组或链表，时间复杂度为 O(n)。
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### 前缀和
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1. **前缀和的定义**
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定义前缀和 `preSum[i]` 为数组 `nums` 从索引 0 到 i 的元素和，即
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$$
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\text{preSum}[i] = \sum_{j=0}^{i} \text{nums}[j]
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$$
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2. **子数组和的关系**
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对于任意子数组 `nums[i+1..j]`（其中 `0 ≤ i < j < n`），其和可以表示为
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$$
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\text{sum}(i+1,j) = \text{preSum}[j] - \text{preSum}[i]
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$$
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当这个子数组的和等于 k 时，有
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$$
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\text{preSum}[j] - \text{preSum}[i] = k
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$$
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即
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$$
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\text{preSum}[i] = \text{preSum}[j] - k
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$$
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$\text{preSum}[j] - k$表示 "以当前位置结尾的子数组和为k"
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3. **利用哈希表存储前缀和**
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我们可以使用一个哈希表 `prefix` 来存储每个**前缀和**出现的**次数**。
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- 初始时，`prefix[0] = 1`，表示前缀和为 0 出现一次（对应空前缀）。
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- 遍历数组，每计算一个新的前缀和 `preSum`，就查看 `preSum - k` 是否在哈希表中。如果存在，则说明之前有一个前缀和等于 `preSum - k`，那么从该位置后一个位置到**当前索引**的子数组和为 k，累加其出现的次数。
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4. **时间复杂度**
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该方法只需要遍历数组一次，时间复杂度为 O(n)。 |