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LeetCode 51. N 皇后（困难）
【题目描述】
按照国际象棋的规则，皇后可以攻击与之处在同一行或同一列或同一斜线上的棋子。
N 皇后问题研究的是如何将 N 个皇后放置在 n×n 的棋盘上，并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
给你一个整数 n，返回所有不同的 N 皇后问题的解决方案。
每一种解法包含一个不同的 N 皇后问题的棋子放置方案，该方案中 'Q' 和 '.' 分别代表了皇后和空位。
【示例1】
输入：n = 4
输出：[[".Q..","...Q","Q...","..Q."],["..Q.","Q...","...Q",".Q.."]]
解释：如上图所示，4 皇后问题存在两个不同的解法。
【示例2】
输入：n = 1
输出：[["Q"]]
【提示】
1 ≤ n ≤ 9 1\le n\le 9 1≤n≤9
【分析】
N 皇后裸题，DFS 爆搜每一行能放置皇后的位置即可，可以使用 col[i]、dg[i] 以及 udg[i] 分别表示某一列、正对角线与反对角线是否能放皇后（由于我们是按行枚举的因此不用判断某一行是否可以放置）。由于正对角线为 y = x + b y=x+b y=x+b，因此可以用 y − x y-x y−x 唯一确定一条正对角线（可以通过统一加上 n n n 避免越界）；同理可以用 y + x y+x y+x 确定一条反对角线。
【代码】
class Solution {
public:
vector<vector<string>> res;
vector<bool> col, dg, udg;
vector<vector<string>> solveNQueens(int n) {
col = vector<bool>(n);
dg = udg = vector<bool>(n << 1); // 对角线的数量为2n-1
vector<string> board(n, string(n, '.')); // 初始化棋盘全为'.'
dfs(board, 0); // 从第0行开始搜
return res;
}
void dfs(vector<string>& board, int x)
{
if (x == board.size()) {
res.push_back(board); return; }
for (int y = 0; y < board.size(); y++)
if (!col[y] && !dg[y - x + board.size()] && !udg[y + x])
{
board[x][y] = 'Q';
col[y] = dg[y - x + board.size()] = udg[y + x] = true;
dfs(board, x + 1);
col[y] = dg[y - x + board.size()] = udg[y + x] = false;
board[x][y] = '.';
}
}
};
LeetCode 52. N 皇后 II（困难）
【题目描述】
N 皇后问题 研究的是如何将 n 个皇后放置在 n × n 的棋盘上，并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
给你一个整数 n，返回 N 皇后问题不同的解决方案的数量。
【示例1】
输入：n = 4
输出：2
解释：如上图所示，4 皇后问题存在两个不同的解法。
【示例2】
输入：n = 1
输出：1
【提示】
1 ≤ n ≤ 9 1\le n\le 9 1≤n≤9
【分析】
与上一题一样，只需要记录方案数而不需要记录整个棋盘。
【代码】
class Solution {
public:
vector<bool> col, dg, udg;
int totalNQueens(int n) {
col = vector<bool>(n);
dg = udg = vector<bool>(n << 1);
return dfs(n, 0);
}
int dfs(int n, int x)
{
if (x == n) return 1;
int res = 0;
for (int y = 0; y < n; y++)
if (!col[y] && !dg[y - x + n] && !udg[y + x])
{
col[y] = dg[y - x + n] = udg[y + x] = true;
res += dfs(n, x + 1);
col[y] = dg[y - x + n] = udg[y + x] = false;
}
return res;
}
};
LeetCode 53. 最大子序和（中等）
【题目描述】
给你一个整数数组 nums，请你找出一个具有最大和的连续子数组（子数组最少包含一个元素），返回其最大和。
子数组是数组中的一个连续部分。
【示例1】
输入：nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出：6
解释：连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大，为 6 。
【示例2】
输入：nums = [1]
输出：1
【示例3】
输入：nums = [5,4,-1,7,8]
输出：23
【提示】
1 ≤ n u m s . l e n g t h ≤ 1 0 5 1\le nums.length\le 10^5 1≤nums.length≤105
− 1 0 4 ≤ n u m s [ i ] ≤ 1 0 4 -10^4\le nums[i]\le 10^4 −104≤nums[i]≤104
【分析】
我们先分析 O ( n ) O(n) O(n) 的算法，用动态规划考虑：令 f[i] 表示所有以 nums[i] 结尾的区间中的最大和，那么状态转移有以下两种情况：
- 区间长度等于1：
f[i] = nums[i]； - 区间长度大于1：
f[i] = f[i - 1] + nums[i]
因此可以得到状态转移方程为：f[i] = max(nums[i], f[i - 1] + nums[i]) = nums[i] + max(0, f[i - 1])，由于 f[i] 只和 f[i - 1] 有关，因此我们可以只使用一个变量记录 f[i - 1] 的值即可。
现在我们考虑如何用分治法求解，其实分治法就是线段树维护动态最大字段和的简化版，当前数组的最大子段所在的区间可能有以下几种情况：
- 在左子区间中，结果即为左子区间的最大子段；
- 在右子区间中，结果即为右子区间的最大子段；
- 横跨左右两个子区间，结果即为左子区间的最大后缀加上右子区间的最大前缀；
求解最大前缀与最大后缀时可能还会有以下几种情况：
- 最大前缀横跨左右两个子区间，那么最大前缀为左子区间的总和加上右子区间的最大前缀；
- 最大后缀横跨左右两个子区间，那么最大后缀为右子区间的总和加上左子区间的最大后缀；
因此我们需要处理出每个区间的最大子段、最大前缀、最大后缀以及总长度这四个信息。
【代码】
【动态规划实现】
class Solution {
public:
int maxSubArray(vector<int>& nums) {
int res = INT_MIN;
for (int i = 0, f = 0; i < nums.size(); i++)
f = nums[i] + max(f, 0), res = max(res, f);
return res;
}
};
【分治法实现】
class Solution {
public:
struct Node {
int sum, lmax, rmax, tmax; // 区间和，最大前缀，最大后缀，最大子段和
};
int maxSubArray(vector<int>& nums) {
auto t = build(nums, 0, nums.size() - 1);
return t.tmax;
}
Node build(vector<int>& nums, int l, int r)
{
if (l == r) return {
nums[l], nums[l], nums[l], nums[l] }; // 递归到了长度为1的结点
int mid = l + r >> 1;
auto lnode = build(nums, l, mid), rnode = build(nums, mid + 1, r);
// 线段树中的pushup操作
Node res;
res.sum = lnode.sum + rnode.sum;
res.lmax = max(lnode.lmax, lnode.sum + rnode.lmax);
res.rmax = max(rnode.rmax, rnode.sum + lnode.rmax);
res.tmax = max(max(lnode.tmax, rnode.tmax), lnode.rmax + rnode.lmax);
return res;
}
};
LeetCode 54. 螺旋矩阵（中等）
【题目描述】
给你一个 m 行 n 列的矩阵 matrix，请按照顺时针螺旋顺序，返回矩阵中的所有元素。
【示例1】
输入：matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
输出：[1,2,3,6,9,8,7,4,5]
【示例2】
输入：matrix = [[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]
输出：[1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7]
【提示】
m = = m a t r i x . l e n g t h m == matrix.length m==matrix.length
n = = m a t r i x [ i ] . l e n g t h n == matrix[i].length n==matrix[i].length
1 ≤ m , n ≤ 10 1\le m, n\le 10 1≤m,n≤10
− 100 ≤ m a t r i x [ i ] [ j ] ≤ 100 -100\le matrix[i][j]\le 100 −100≤matrix[i][j]≤100
【分析】
分别设置向右、向下、向左、向上四个方向向量，然后模拟一遍即可，走出界或是已经遍历过了改变一下方向即可。
【代码】
class Solution {
public:
vector<int> spiralOrder(vector<vector<int>>& matrix) {
int n = matrix.size(), m = matrix[0].size();
int dx[] = {
0, 1, 0, -1 }, dy[] = {
1, 0, -1, 0 };
vector<int> res;
for (int i = 0, x = 0, y = 0, d = 0; i < n * m; i++) // 总共遍历n*m个点
{
res.push_back(matrix[x][y]);
matrix[x][y] = INT_MIN; // 遍历过的数修改为INT_MIN
int nx = x + dx[d], ny = y + dy[d];
if (nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny >= m || matrix[nx][ny] == INT_MIN) d = (d + 1) % 4;
x += dx[d], y += dy[d];
}
return res;
}
};
LeetCode 55. 跳跃游戏（中等）
【题目描述】
给你一个非负整数数组 nums，你最初位于数组的第一个下标。数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。
判断你是否能够到达最后一个下标，如果可以，返回 true；否则，返回 false。
【示例1】
输入：nums = [2,3,1,1,4]
输出：true
解释：可以先跳 1 步，从下标 0 到达下标 1, 然后再从下标 1 跳 3 步到达最后一个下标。
【示例2】
输入：nums = [3,2,1,0,4]
输出：false
解释：无论怎样，总会到达下标为 3 的位置。但该下标的最大跳跃长度是 0 ， 所以永远不可能到达最后一个下标。
【提示】
1 ≤ n u m s . l e n g t h ≤ 1 0 4 1\le nums.length\le 10^4 1≤nums.length≤104
0 ≤ n u m s [ i ] ≤ 1 0 5 0\le nums[i]\le 10^5 0≤nums[i]≤105
【分析】
本题和第45题差不多，我们从小到大枚举 i i i，并同时维护 i i i 之前所有点能跳到的最远距离 m a x _ d i s max\_dis max_dis，如果 max_dis < i，说明 i i i 之前没有点能够跳到 i i i 了，直接返回 false 即可。
【代码】
class Solution {
public:
bool canJump(vector<int>& nums) {
for (int i = 0, max_dis = 0; i < nums.size(); i++)
{
if (max_dis < i) return false;
max_dis = max(max_dis, i + nums[i]);
}
return true;
}
};