1.猫狗队列

【题目】宠物、狗和猫的类如下：

public class Pet {private String type;public Pet(String type) {this.type = type;}public String getPetType() {return this.type;}
}public class Dog extends Pet {public Dog() {super("dog");}
}public class Cat extends Pet {public Cat() {super("cat");}
}

实现一种狗猫队列的结构，要求如下：

用户可以调用add方法，将cat类或dog类的实例放入队列中；
用户可以调用pollAll方法，将队列中所有的实例按照进队列的先后顺序依次弹出；
用户可以调用pollDog方法，将队列中dog类的实例按照进队列的先后顺序依次弹出；
用户可以调用pollCat方法，将队列中cat类的实例按照进队列的先后顺序依次弹出；
用户可以调用isEmpty方法，检查队列中是否还有dog或cat的实例；
用户可以调用isDogEmpty方法，检查队列中是否有dog类的实例；
用户可以调用isCatEmpty方法，检查队列中是否有cat类的实例。

1.1 分析

使用两个队列实现：

add()：当宠物进入结构时：

若宠物为狗，则进入Dog队列；
若为猫，则进入Cat队列。

pollDog()：从Dog队列取头一个狗；

pollCat()：从Cat队列取头一个猫；

pollAll()：得设置一个计数器count，作为时间戳，进来一个宠物，无论猫狗，count++，赋给这个宠物的count，取出时，由Dog队列和Cat队列的头一个的count来判断哪个宠物进的早点。

isEmpty()：Dog队列和Cat队列都为空时返回true；

isDogEmpty()：Dog队列为空时返回true；

isDogEmpty()：Cat队列为空时返回true；

1.2 代码实现

注：不能更改给定的Pet、Cat、Dog类，需自己写其他的类实现以上功能。

package Solution;import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;class Pet {private String type;public Pet(String type) {this.type = type;}public String getPetType() {return this.type;}
}class Dog extends Pet {public Dog() {super("dog");}
}
class Cat extends Pet {public Cat() {super("cat");}
}class PetQueue{private Pet pet;private long count;public PetQueue(Pet pet, long count) {this.pet=pet;this.count=count;}public Pet getPet() {return this.pet;}public long getCount() {return this.count;}public String getPetType() {return this.pet.getPetType();}
}
public class CatDogQueue {private Queue<PetQueue> DogQ;private Queue<PetQueue> CatQ;long count;//计数器public CatDogQueue() {this.DogQ=new LinkedList<PetQueue>();this.CatQ=new LinkedList<PetQueue>();this.count=0;}public void add(Pet pet) {//根据类型入相应的队列if(pet.getPetType().equals("cat"))CatQ.add(new PetQueue(pet,count++));else if(pet.getPetType().equals("dog"))DogQ.add(new PetQueue(pet,count++));elsethrow new RuntimeException("err, not dog or cat");}public Pet pollAll() {if(!DogQ.isEmpty()&&!CatQ.isEmpty())if(DogQ.peek().getCount()<CatQ.peek().getCount())//越小越早return this.DogQ.poll().getPet();elsereturn this.CatQ.poll().getPet();else if(!DogQ.isEmpty())return this.DogQ.poll().getPet();else if(!CatQ.isEmpty())return this.CatQ.poll().getPet();elsethrow new RuntimeException("err, queue is empty!");}public Dog pollDog() {if(!DogQ.isEmpty())return (Dog)this.DogQ.poll().getPet();elsethrow new RuntimeException("err, Dog queue is empty!");}public Cat pollCat() {if(!CatQ.isEmpty())return (Cat)this.CatQ.poll().getPet();elsethrow new RuntimeException("err, Cat queue is empty!");}public boolean isEmpty() {return this.DogQ.isEmpty()&&this.CatQ.isEmpty();}public boolean isDogQueueEmpty() {return this.DogQ.isEmpty();}public boolean isCatQueueEmpty() {return this.CatQ.isEmpty();}public static void main(String[] args) {CatDogQueue test = new CatDogQueue();Pet dog1 = new Dog();Pet cat1 = new Cat();Pet dog2 = new Dog();Pet cat2 = new Cat();Pet dog3 = new Dog();Pet cat3 = new Cat();test.add(dog1);test.add(cat1);test.add(dog2);test.add(cat2);test.add(dog3);test.add(cat3);System.out.println(test.pollAll().getPetType());System.out.println(test.pollDog().getPetType());System.out.println(test.pollCat().getPetType());while (!test.isDogQueueEmpty()) {System.out.println(test.pollDog().getPetType());}while (!test.isEmpty()) {System.out.println(test.pollAll().getPetType());}}
}

运行结果：

2.转圈打印矩阵

【题目】给定一个整型矩阵matrix，请按照转圈的方式打印它。例如： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 打印结果为： 1， 2， 3， 4， 8， 12， 16， 15， 14， 13， 9，5， 6， 7， 11， 10
【要求】额外空间复杂度为O(1)

另一篇已写过

2.1 分析

2.1.1 子过程

给定左上角和右下角两个点，可以确定一个矩形。

打印上边的边：

打印右边的边：

打印下边的边：

打印左边的边：

2.1.2 整体分析

一层一层打印，第一层打完，由左上角和右下角移动后，分别确定下一层的范围：

2.2 代码实现

package Solution;public class PrintMatrix {public static void main(String[] args) {int[][] matrix= {{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12},{13,14,15,16},{17,18,19,20}};int[][] ma1= {{1,2,3,4}};int[][] ma2= {{1},{2},{3},{4}};printMatrix(matrix);System.out.println();printMatrix(ma1);System.out.println();printMatrix(ma2);}public static void printMatrix(int[][] matrix) {int hstart=0;int hend=0;int lstart=matrix.length-1;//行数int lend=matrix[0].length-1;//列数while(hstart<=lstart&&hend<=lend) {printEdge(matrix,hstart++,hend++,lstart--,lend--);}}public static void printEdge(int[][] ma,int hs,int he,int ls,int le) {if(hs==ls)while(he<=le)System.out.print(ma[hs][he++]+" ");else if(he==le)while(hs<=ls)System.out.print(ma[hs++][he]+" ");else {int curC=hs;//当前行标int curR=he;//当前列标while(curR<le) System.out.print(ma[curC][curR++]+" ");while(curC<ls)System.out.print(ma[curC++][curR]+" ");while(curR>he) System.out.print(ma[curC][curR--]+" ");while(curC>hs)System.out.print(ma[curC--][curR]+" ");}}
}

运行结果：

3.旋转正方形矩阵

【题目】给定一个整型正方形矩阵matrix，请把该矩阵调整成顺时针旋转90度的样子。
【要求】额外空间复杂度为O(1)。

3.1 分析

分层转。如下，分成两层：

第一层：

拿出1放到4的位置，4放到16的位置，16放到13的位置，13放到1的位置；

接着：

第一层中的2放到8的位置，8放到15的位置，15放到9的位置，9放到2的位置；

3，5，12，14类似。

第二层也一样。

3.2 代码实现

package Solution;public class RotateMatrix {public static void main(String[] args) {int[][] matrix= {{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12},{13,14,15,16}};int hstart=0;int hend=0;int lstart=matrix.length-1;int lend=matrix[0].length-1;while(hstart<=lstart)rotateMatrix(matrix,hstart++,hend++,lstart--,lend--);for(int i=0;i<matrix.length;i++) {for(int j=0;j<matrix[0].length;j++)System.out.print(matrix[i][j]+"  ");System.out.println();}}public static void rotateMatrix(int[][] ma,int hs,int he,int ls,int le) {int times=le-he;for(int i=0;i<times;i++){int temp=ma[hs][he+i];ma[hs][he+i]=ma[ls-i][he];ma[ls-i][he]=ma[ls][le-i];ma[ls][le-i]=ma[hs+i][le];ma[hs+i][le]=temp;           }}
}

运行结果：

注意：代码中times的使用。

int times=le-he;

即每行元素的个数-1
每一列第一个元素加到最后一个元素所需加的次数
但是不能到最后一个元素，所以循环的i应小于times。到达最后一个元素的前一个元素就可停止。

4.反转单向和双向链表

【题目】分别实现反转单向链表和反转双向链表的函数。

【要求】如果链表长度为N，时间复杂度要求为O(N)，额外空间复杂度要求为O(1)。

4.1 反转单链表

4.1.1 分析

反转之前：

需要设置两个指针pre、next，next指向当前节点的后继（以确定当前节点的下一个节点的位置），pre指向当前节点的前驱（以确定当前节店反转之后的后继）。head指向的是当前节点。

Node pre=null;
Node next=head.next;

首先，令当前节点的后继指向pre所指的节点（此处为null，反转之后1为末节点，所以他的后继本应也就为null）：

head.next=pre;

然后，令pre指向head，以保存2节点反转之后的后继节点位置：

pre=head;

接着，head移到它的后继位置，继续处理下一个节点（节点2）：

head=next;

一轮结束！

第二轮：

next指向head的后继节点（节点3）；
head的后继指向pre（节点1）；
pre指向当前节点（节点2）；
head指向next节点（节点3）；

代码：

next=head.next;
head.next=pre;
pre=head;
head=next;

图示：

4.1.2 代码实现

package Solution;class Node {public int value;public Node next;public Node(int data) {this.value = data;}
}public class ReverseList {public static void main(String[] args) {Node head=new Node(1);head.next=new Node(2);head.next.next=new Node(3);printList(head);Node revhead=reverseList(head);printList(revhead);}public static Node reverseList(Node head) {//head不为空Node pre=null;Node next=null;while(head!=null) {next=head.next;head.next=pre;pre=head;head=next;}return pre;}public static void printList(Node head) {while(head!=null) {System.out.print(head.value+" ");head=head.next;}System.out.println();}}

运行结果：

4.2 反转双向链表

4.2.1 分析

同样准备两个指针pre、next：

步骤和反转单向链表一样：

代码：

next=head.next;
head.next=pre;
head.last=next;
pre=head;
head=next;

图示：

4.2.2 代码实现

package Solution;class DoubleNode {public int value;public DoubleNode last;public DoubleNode next;public DoubleNode(int data) {this.value = data;}
}
public class ReverseDoubleList {public static void main(String[] args) {DoubleNode head2 = new DoubleNode(1);head2.next = new DoubleNode(2);head2.next.last = head2;head2.next.next = new DoubleNode(3);head2.next.next.last = head2.next;head2.next.next.next = new DoubleNode(4);head2.next.next.next.last = head2.next.next;printDoubleList(head2);printDoubleList(reverseDoubleList(head2));}public static DoubleNode reverseDoubleList(DoubleNode head) {DoubleNode next=null;DoubleNode pre=null;while(head!=null) {next=head.next;head.next=pre;head.last=next;pre=head;head=next;}return pre;}public static void printDoubleList(DoubleNode head) {System.out.print("Double Linked List: ");DoubleNode end = null;while (head != null) {System.out.print(head.value + " ");end = head;head = head.next;}System.out.print("| ");while (end != null) {System.out.print(end.value + " ");end = end.last;}System.out.println();}
}

运行结果：

5.求n的加法组合，将一个整数拆分成多个整数相加的形式， O(N)时间，O(N)空间

原博

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2.1.2 整体分析

2.2 代码实现

3.旋转正方形矩阵

3.1 分析

3.2 代码实现

4.反转单向和双向链表

4.1 反转单链表

4.1.1 分析

第二轮：

4.1.2 代码实现

4.2 反转双向链表

4.2.1 分析

4.2.2 代码实现

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