剑指offer66题(Python)——第六天

31、最小的K个数

输入n个整数,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,。
# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def GetLeastNumbers_Solution(self, tinput, k):
        # write code here
        if tinput == None:
            return None
        l = len(tinput)
        if k > l:
            return []
        tinput = sorted(tinput)
        return tinput[:k]

32、连续子数组的最大和

HZ偶尔会拿些专业问题来忽悠那些非计算机专业的同学。今天测试组开完会后,他又发话了:在古老的一维模式识别中,常常需要计算连续子向量的最大和,当向量全为正数的时候,问题很好解决。但是,如果向量中包含负数,是否应该包含某个负数,并期望旁边的正数会弥补它呢?例如:{6,-3,-2,7,-15,1,2,2},连续子向量的最大和为8(从第0个开始,到第3个为止)。你会不会被他忽悠住?(子向量的长度至少是1)

【思路】

使用动态规划
F(i):以array[i]为末尾元素的子数组的和的最大值,子数组的元素的相对位置不变
F(i)=max(F(i-1)+array[i] , array[i])
res:所有子数组的和的最大值
res=max(res,F(i))

如数组[6, -3, -2, 7, -15, 1, 2, 2]
初始状态:
    F(0)=6
    res=6
i=1:
    F(1)=max(F(0)-3,-3)=max(6-3,3)=3
    res=max(F(1),res)=max(3,6)=6
i=2:
    F(2)=max(F(1)-2,-2)=max(3-2,-2)=1
    res=max(F(2),res)=max(1,6)=6
i=3:
    F(3)=max(F(2)+7,7)=max(1+7,7)=8
    res=max(F(2),res)=max(8,6)=8
i=4:
    F(4)=max(F(3)-15,-15)=max(8-15,-15)=-7
    res=max(F(4),res)=max(-7,8)=8
以此类推
最终res的值为8
# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def FindGreatestSumOfSubArray(self, array):
        # write code here
        res =max(array)
        temp = 0
        for i in array:
            temp = max(i,temp+i)
            res = max(res,temp)
        return res

33、从1到N整数中1出现的次数

求出1~13的整数中1出现的次数,并算出100~1300的整数中1出现的次数?为此他特别数了一下1~13中包含1的数字有1、10、11、12、13因此共出现6次,但是对于后面问题他就没辙了。ACMer希望你们帮帮他,并把问题更加普遍化,可以很快的求出任意非负整数区间中1出现的次数。
【思路】
一、1的数目

编程之美上给出的规律:

1. 如果第i位(自右至左,从1开始标号)上的数字为0,则第i位可能出现1的次数由更高位决定(若没有高位,视高位为0),等于更高位数字X当前位数的权重10i-1

2. 如果第i位上的数字为1,则第i位上可能出现1的次数不仅受更高位影响,还受低位影响(若没有低位,视低位为0),等于更高位数字X当前位数的权重10i-1+(低位数字+1)。

3. 如果第i位上的数字大于1,则第i位上可能出现1的次数仅由更高位决定(若没有高位,视高位为0),等于(更高位数字+1)X当前位数的权重10i-1

二、X的数目

这里的  X∈[1,9] ,因为  X=0  不符合下列规律,需要单独计算。

首先要知道以下的规律:

  • 从 1 至 10,在它们的个位数中,任意的 X 都出现了 1 次。
  • 从 1 至 100,在它们的十位数中,任意的 X 都出现了 10 次。
  • 从 1 至 1000,在它们的百位数中,任意的 X 都出现了 100 次。

依此类推,从 1 至  10 i ,在它们的左数第二位(右数第  i  位)中,任意的 X 都出现了  10 i−1  次。

这个规律很容易验证,这里不再多做说明。

接下来以  n=2593,X=5  为例来解释如何得到数学公式。从 1 至 2593 中,数字 5 总计出现了 813 次,其中有 259 次出现在个位,260 次出现在十位,294 次出现在百位,0 次出现在千位。

现在依次分析这些数据,首先是个位。从 1 至 2590 中,包含了 259 个 10,因此任意的 X 都出现了 259 次。最后剩余的三个数 2591, 2592 和 2593,因为它们最大的个位数字 3 < X,因此不会包含任何 5。(也可以这么看,3<X,则个位上可能出现的X的次数仅由更高位决定,等于更高位数字(259)X101-1=259)。

然后是十位。从 1 至 2500 中,包含了 25 个 100,因此任意的 X 都出现了  25×10=250  次。剩下的数字是从 2501 至 2593,它们最大的十位数字 9 > X,因此会包含全部 10 个 5。最后总计 250 + 10 = 260。(也可以这么看,9>X,则十位上可能出现的X的次数仅由更高位决定,等于更高位数字(25+1)X102-1=260)。

接下来是百位。从 1 至 2000 中,包含了 2 个 1000,因此任意的 X 都出现了  2×100=200  次。剩下的数字是从 2001 至 2593,它们最大的百位数字 5 == X,这时情况就略微复杂,它们的百位肯定是包含 5 的,但不会包含全部 100 个。如果把百位是 5 的数字列出来,是从 2500 至 2593,数字的个数与百位和十位数字相关,是 93+1 = 94。最后总计 200 + 94 = 294。(也可以这么看,5==X,则百位上可能出现X的次数不仅受更高位影响,还受低位影响,等于更高位数字(2)X103-1+(93+1)=294)。

最后是千位。现在已经没有更高位,因此直接看最大的千位数字 2 < X,所以不会包含任何 5。(也可以这么看,2<X,则千位上可能出现的X的次数仅由更高位决定,等于更高位数字(0)X104-1=0)。

到此为止,已经计算出全部数字 5 的出现次数。

总结一下以上的算法,可以看到,当计算右数第  i  位包含的 X 的个数时:

  1. 取第  i  位左边(高位)的数字,乘以  10 i−1 ,得到基础值  a 。
  2. 取第  i  位数字,计算修正值
    1. 如果大于 X,则结果为  a+ 10 i−1 
    2. 如果小于 X,则结果为  a 。
    3. 如果等 X,则取第  i  位右边(低位)数字,设为  b ,最后结果为  a+b+1 。

相应的代码非常简单,效率也非常高,时间复杂度只有  O( log 10 n) 。

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def NumberOf1Between1AndN_Solution(self, n):
        # write code here
        res=0
        tmp=n
        base=1
        while tmp:
            last=tmp%10
            tmp=tmp/10
            res+=tmp*base
            if last==1:
                res+=n%base+1
            elif last>1:
                res+=base
            base*=10
        return res

34、把数组排成最小的数

输入一个正整数数组,把数组里所有数字拼接起来排成一个数,打印能拼接出的所有数字中最小的一个。例如输入数组{3,32,321},则打印出这三个数字能排成的最小数字为321323。

【思路】解决隐形的大数问题——把数字转换成字符串

先将整型数组转换成String数组,然后将String数组排序,最后将排好序的字符串数组拼接出来。关键就是制定排序规则。
 * 排序规则如下:
 * 若ab > ba 则 a > b,
 * 若ab < ba 则 a < b,
 * 若ab = ba 则 a = b;
 * 解释说明:比如 "3" "31"但是 "331" "313",所以要将二者拼接起来进行比较。
 
   
# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def PrintMinNumber(self, numbers):
        # write code here
        if not numbers:
            return ""
        num=map(str,numbers)
        #cmp(x,y) 函数用于比较2个对象,如果 x < y 返回 -1, 如果 x == y 返回 0, 如果 x > y 返回 1。
        num.sort(lambda x, y: cmp(x + y, y + x))
        return ''.join(num) #  join() 方法用于将序列中的元素以指定的字符连接生成一个新的字符串


35、丑数

把只包含因子2、3和5的数称作丑数(Ugly Number)。例如6、8都是丑数,但14不是,因为它包含因子7。 习惯上我们把1当做是第一个丑数。求
按从小到大的顺序的第N个丑数。
【思路】 创建一个数组,里面的数字是排好序的丑数
# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def GetUglyNumber_Solution(self, index):
        # write code here
        if (index <= 0):
            return 0
        uglyList = [1]
        indexTwo = 0
        indexThree = 0
        indexFive = 0
        for _ in range(index-1):
            newUgly = min(uglyList[indexTwo]*2, uglyList[indexThree]*3, uglyList[indexFive]*5)
            uglyList.append(newUgly)
            if (newUgly % 2 == 0):
                indexTwo += 1
            if (newUgly % 3 == 0):
                indexThree += 1
            if (newUgly % 5 == 0):
                indexFive += 1
        return uglyList[-1]

36、第一个只出现一次的字符

在一个字符串(1<=字符串长度<=10000,全部由字母组成)中找到第一个只出现一次的字符,并返回它的位置。

【思路】书上说用哈希表,然后我就只能想到这种需要两次loop的方法。

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def FirstNotRepeatingChar(self, s):
        # write code here
        if s is '':
            return -1
        dic = {}
        for i in s:
            if i in dic:
                dic[i] = dic[i] + 1
            else:
                dic[i] = 1
        for i in range(len(s)):
            if dic[s[i]] ==1 :
                return i


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