二分查找

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/binary-search/

问题叙述

给定一个 n 个元素有序的（升序）整型数组 nums 和一个目标值 target ，写一个函数搜索 nums 中的 target，如果目标值存在返回下标，否则返回 -1。

示例 1

输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
输出: 4
解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4

示例 2

输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
输出: -1
解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1

提示

你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
n 将在 [1, 10000]之间。
nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。

分析

  • 设定左右指针
  • 找出中间位置，并判断该位置值是否等于 target
  • nums[mid] == target 则返回该位置下标
  • nums[mid] > target 则右侧指针移到中间
  • nums[mid] < target 则左侧指针移到中间

Code

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class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int left=0,right=nums.length-1;
        while (left<=right){
            int mid=(left+right)/2;
            int num=nums[mid];
            if(num==target)
                return mid;
            else if(target<num)
                right=mid-1;
            else if(target>num)
                left=mid+1;
        }
        return -1;
    }
}

移除元素

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/remove-element/

问题叙述

给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素，并返回移除后数组的新长度。
不要使用额外的数组空间，你必须仅使用 O(1) 额外空间并 原地 修改输入数组。
元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

说明

为什么返回数值是整数，但输出的答案是数组呢?
请注意，输入数组是以「引用」方式传递的，这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
你可以想象内部操作如下:
// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说，不对实参作任何拷贝
int len = removeElement(nums, val);
// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。

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for (int i = 0; i < len; i++) {
    print(nums[i]);
}

示例 1

输入：nums = [3,2,2,3], val = 3
输出：2, nums = [2,2]
解释：函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。例如，函数返回的新长度为 2 ，而 nums = [2,2,3,3] 或 nums = [2,2,0,0]，也会被视作正确答案。

示例 2

输入：nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出：5, nums = [0,1,4,0,3]
解释：函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。注意这五个元素可为任意顺序。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示

0 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 50
0 <= val <= 100

分析

由于题目中要求删除等于val的元素，所以我们最终返回的数组长度肯定小于原数组长度。所以我们可以直接把返回的数组覆盖在原数组上。使用双指针，右指针依次遍历数组元素，左指针用来赋值。

  • 如果右指针的值不等于val，那我们就把这个值赋给左指针所指位置，同时左右指针都后移一位
  • 如果右指针的值等于val，那我们就只把右指针往后移一位，左指针不动
    然后我们就能保证在[0,left)这个区间内的所有元素都不等于val，当右指针遍历完数组之后，left的值就是题目要求的返回值。

Code

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class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if (val != nums[i]) {
                nums[left] = nums[i];
                left++;
            }
        }
        return left;
    }
}

有序数组的平方

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/squares-of-a-sorted-array/

问题叙述

给你一个按 非递减顺序 排序的整数数组 nums，返回 每个数字的平方 组成的新数组，要求也按 非递减顺序 排序。

示例 1

输入：nums = [-4,-1,0,3,10]
输出：[0,1,9,16,100]
解释：平方后，数组变为 [16,1,0,9,100]
排序后，数组变为 [0,1,9,16,100]

示例 2

输入：nums = [-7,-3,2,3,11]
输出：[4,9,9,49,121]

提示

1 <= nums.length <= 104
-104 <= nums[i] <= 104
nums 已按 非递减顺序 排序

进阶

请你设计时间复杂度为 O(n) 的算法解决本问题

分析

暴力解法就是先平方再排序，这里说明一下时间复杂度为O(n)的解法。
首先，平方的最大值肯定是在两头出现，所以我们采用双指针，一个指向0位置，一个指向n-1位置。每次比较二者取正的最大值，将其平方后逆序放进数组即可。

Code

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class Solution {
    public int[] sortedSquares(int[] nums) {
        int left=0;
        int right=nums.length-1;
        int index=nums.length-1;
        int[] res=new int[nums.length];
        while (index>=0){
            if(-nums[left]>nums[right]){
                res[index--]=nums[left]*nums[left];
                left++;
            }else {
                res[index--]=nums[right]*nums[right];
                right--;
            }
        }
        return res;
    }
}

长度最小的子数组

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/minimum-size-subarray-sum/

问题叙述

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。
找出该数组中满足其和 ≥ target 的长度最小的 连续子数组 [numsl, numsl+1, …, numsr-1, numsr] ，并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组，返回 0 。

示例 1

输入：target = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
输出：2
解释：子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。

示例 2

输入：target = 4, nums = [1,4,4]
输出：1

示例 3

输入：target = 11, nums = [1,1,1,1,1,1,1,1]
输出：0

提示

1 <= target <= 109
1 <= nums.length <= 105
1 <= nums[i] <= 105

进阶

如果你已经实现 O(n) 时间复杂度的解法, 请尝试设计一个 O(n log(n)) 时间复杂度的解法。

分析

还是采用双指针，最短长度minlength先初始化为Integer.MAX_VALUE，初始状态两个指针都指向第一个元素，然后往后依次挪动右指针，然后记录两个指针之间的值的和。当两个指针间的和满足要求时(sum>=target)，记录当前的最短长度(minlength=Math.min(minlength,right-left))。然后左指针往后挪，同时sum-=num[left]，始终保证sum是左右指针之间的值的和，依次遍历数组，每次符合条件的时候比较一下最短长度minlength即可。

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class Solution {
    public int minSubArrayLen(int target, int[] nums) {
        int right=0;
        int left=0;
        int sum=0;
        int minlength=Integer.MAX_VALUE;
        while (right<nums.length){
            sum+=nums[right++];
            while (sum>=target){
                minlength=Math.min(minlength,right-left);
                sum-=nums[left++];
            }
        }
        return minlength==Integer.MAX_VALUE?0:minlength;
    }
}

螺旋矩阵II

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/spiral-matrix-ii/

问题叙述

给你一个正整数 n ，生成一个包含 1 到 n2 所有元素，且元素按顺时针顺序螺旋排列的 n x n 正方形矩阵 matrix 。

示例 1

螺旋数组
输入：n = 3
输出：[[1,2,3],[8,9,4],[7,6,5]]

示例 2

输入：n = 1
输出：[[1]]

提示

1 <= n <= 20

分析

生成一个n×n的矩阵，然后开始模拟向内环绕的填入过程即可
设定上下左右四个边界(left,right,top,down)，初始值num=1，终止条件num==n*n
按照从左往右 从上往下 从右往左 从下往上 顺序循环
以从左往右为例，每次执行的操作：填入num，num++，然后更新边界。从左往右填完之后，上边界+1，也就是从下一行继续从左往右填入。
其他的也一样，从上往下填完之后，右边界-1，从左一列继续从上往下填；从右往左填完之后，下边界-1，从上一行继续从右往左；从下往上填完之后，左边界+1，从右一列继续从下往上填. 也就是一圈一圈向内收缩

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class Solution {
    public int[][] generateMatrix(int n) {
        int[][] arr = new int[n][n];
        int num = 1;
        int left = 0, right = n - 1, top = 0, down = n - 1;
        while (num <= n * n) {
            for (int i = left; i <= right; i++)
                arr[top][i] = num++;
            top++;//下一行行从左到右
            for (int i = top; i <= down; i++)
                arr[i][right] = num++;
            right--;//左一列从上到下
            for (int i = right; i >= left; i--)
                arr[down][i] = num++;
            down--;//上一行从右到左
            for (int i = down; i >= top; i--)
                arr[i][left] = num++;
            left++;//右一列从下到上
        }
        return arr;
    }
}