HIGH高频H1（1-10）

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本文探讨了一系列计算机科学中的经典问题，包括寻找无重复字符的最长子串、简化路径、复原IP地址、三数之和、岛屿的最大面积、搜索旋转排序数组、朋友圈的查找、接雨水、反转链表和两数相加。这些问题涉及到字符串处理、数组操作、图论、链表操作等核心算法，是理解计算机科学基础的重要练习。

HIGH.1 无重复字符的最长子串

给定一个字符串，请你找出其中不含有重复字符的最长子串的长度。

示例 1:

输入: s = "abcabcbb"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "abc"，所以其长度为 3。
示例 2:

输入: s = "bbbbb"
输出: 1
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "b"，所以其长度为 1。
示例 3:

输入: s = "pwwkew"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "wke"，所以其长度为 3。
请注意，你的答案必须是子串的长度，"pwke" 是一个子序列，不是子串。
示例 4:

输入: s = ""
输出: 0

提示：

0 <= s.length <= 5 * 104
s 由英文字母、数字、符号和空格组成

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int res = 0;
        Set<Character> set = new HashSet<>();
        for(int l = 0, r = 0; r < s.length(); r++) {
            char c = s.charAt(r);
            while(set.contains(c)) {
                set.remove(s.charAt(l++));
            }
            set.add(c);
            res = Math.max(res, r - l + 1);
        }

        return res;
    }
}

HIGH.2 简化路径

以 Unix 风格给出一个文件的绝对路径，你需要简化它。或者换句话说，将其转换为规范路径。

在 Unix 风格的文件系统中，一个点（.）表示当前目录本身；此外，两个点（..）表示将目录切换到上一级（指向父目录）；两者都可以是复杂相对路径的组成部分。更多信息请参阅：Linux / Unix中的绝对路径 vs 相对路径

请注意，返回的规范路径必须始终以斜杠 / 开头，并且两个目录名之间必须只有一个斜杠 /。最后一个目录名（如果存在）不能以 / 结尾。此外，规范路径必须是表示绝对路径的最短字符串。

示例 1：

输入："/home/"
输出："/home"
解释：注意，最后一个目录名后面没有斜杠。
示例 2：

输入："/../"
输出："/"
解释：从根目录向上一级是不可行的，因为根是你可以到达的最高级。
示例 3：

输入："/home//foo/"
输出："/home/foo"
解释：在规范路径中，多个连续斜杠需要用一个斜杠替换。
示例 4：

输入："/a/./b/../../c/"
输出："/c"
示例 5：

输入："/a/../../b/../c//.//"
输出："/c"
示例 6：

输入："/a//b////c/d//././/.."
输出："/a/b/c"

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/simplify-path
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

public String simplifyPath(String path) {
    Stack<String> stack = new Stack<>();
    String[] items = path.split("/");
    for (String item : items) {
        if (item.isEmpty() || item.equals(".")) continue;
        if (item.equals("..")) {
            if (!stack.empty()) stack.pop();
        } else {
            stack.push(item);
        }
    }
    return "/" + String.join("/", stack);
}

HIGH.3 复原IP 地址

给定一个只包含数字的字符串，复原它并返回所有可能的 IP 地址格式。

有效的 IP 地址正好由四个整数（每个整数位于 0 到 255 之间组成，且不能含有前导 0），整数之间用 '.' 分隔。

例如："0.1.2.201" 和 "192.168.1.1" 是有效的 IP 地址，但是 "0.011.255.245"、"192.168.1.312" 和 "192.168@1.1" 是无效的 IP 地址。

示例 1：

输入：s = "25525511135"
输出：["255.255.11.135","255.255.111.35"]
示例 2：

输入：s = "0000"
输出：["0.0.0.0"]
示例 3：

输入：s = "1111"
输出：["1.1.1.1"]
示例 4：

输入：s = "010010"
输出：["0.10.0.10","0.100.1.0"]
示例 5：

输入：s = "101023"
输出：["1.0.10.23","1.0.102.3","10.1.0.23","10.10.2.3","101.0.2.3"]

提示：

0 <= s.length <= 3000
s 仅由数字组成

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/restore-ip-addresses
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

class Solution {
    public List<String> restoreIpAddresses(String s) {
        List<String> res = new ArrayList();
        List<String> temp = new ArrayList();
        helper(res,temp,s);
        return res;
    }

    void helper(List<String> res,List<String> temp,String next) {
        if(temp.size() > 4) {
            return;
        }
        if(temp.size() == 4 && next.length() == 0) {
            String ip = temp.get(0) + "." + temp.get(1) + "." + temp.get(2) + "." + temp.get(3);
            res.add(ip);
            return;
        }
        for(int i = 0; i < next.length(); i++) {
            String s = next.substring(0,i+1);
            if(s.length() > 1 && s.charAt(0) == '0') {
                continue;
            } 
            if(s.length() > 3) {
                continue;
            }
            if(s.length() == 3 && "255".compareTo(s) < 0) {
                continue;
            }
            temp.add(s);
            helper(res,temp,next.substring(i+1));
            temp.remove(temp.size() - 1);
        }
    }
}

HIGH.4 三数之和

给你一个包含 n 个整数的数组 nums，判断 nums 中是否存在三个元素 a，b，c ，使得 a + b + c = 0 ？请你找出所有满足条件且不重复的三元组。

注意：答案中不可以包含重复的三元组。

示例：

给定数组 nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4]，

满足要求的三元组集合为：
[
[-1, 0, 1],
[-1, -1, 2]
]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/3sum
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> ls = new ArrayList<>();
 
        for (int i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
            if (i == 0 || (i > 0 && nums[i] != nums[i - 1])) {  // 跳过可能重复的答案
 
                int l = i + 1, r = nums.length - 1, sum = 0 - nums[i];
                while (l < r) {
                    if (nums[l] + nums[r] == sum) {
                        ls.add(Arrays.asList(nums[i], nums[l], nums[r]));
                        while (l < r && nums[l] == nums[l + 1]) l++;
                        while (l < r && nums[r] == nums[r - 1]) r--;
                        l++;
                        r--;
                    } else if (nums[l] + nums[r] < sum) {
                        while (l < r && nums[l] == nums[l + 1]) l++;   // 跳过重复值
                        l++;
                    } else {
                        while (l < r && nums[r] == nums[r - 1]) r--;
                        r--;
                    }
                }
            }
        }
        return ls;
    }
}

HIGH.5 岛屿的最大面积

给定一个包含了一些 0 和 1 的非空二维数组 grid 。

一个岛屿是由一些相邻的 1 (代表土地) 构成的组合，这里的「相邻」要求两个 1 必须在水平或者竖直方向上相邻。你可以假设 grid 的四个边缘都被 0（代表水）包围着。

找到给定的二维数组中最大的岛屿面积。(如果没有岛屿，则返回面积为 0 。)

示例 1:

[[0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0],
[0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0],
[0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0],
[0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,0],
[0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,0],
[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0],
[0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0],
[0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0]]
对于上面这个给定矩阵应返回 6。注意答案不应该是 11 ，因为岛屿只能包含水平或垂直的四个方向的 1 。

示例 2:

[[0,0,0,0,0,0,0,0]]
对于上面这个给定的矩阵, 返回 0。

注意: 给定的矩阵grid 的长度和宽度都不超过 50。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/max-area-of-island
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class Solution {
    public int maxAreaOfIsland(int[][] grid) {
        int max = 0;
        for(int i = 0; i < grid.length; i++){
            for(int j = 0; j < grid[0].length; j++){
                if(grid[i][j] == 1){
                    max = Math.max (dfs(grid, i, j), max);
                }
            }
        }
        return max;
    }
    int dfs(int[][] grid, int i, int j){
        if(i < 0 || i >= grid.length || j < 0 || j >= grid[0].length || grid[i][j] == 0){
            return 0;
        }
        grid[i][j] = 0;
        int count = 1;
        count += dfs(grid, i+1, j);
        count += dfs(grid, i-1, j);
        count += dfs(grid, i, j+1);
        count += dfs(grid, i, j-1);
        return count;
    }
}

HIGH.6 搜索旋转排序数组

给你一个整数数组 nums ，和一个整数 target 。

该整数数组原本是按升序排列，但输入时在预先未知的某个点上进行了旋转。（例如，数组 [0,1,2,4,5,6,7] 可能变为 [4,5,6,7,0,1,2] ）。

请你在数组中搜索 target ，如果数组中存在这个目标值，则返回它的索引，否则返回 -1 。

示例 1：

输入：nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 0
输出：4
示例 2：

输入：nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 3
输出：-1
示例 3：

输入：nums = [1], target = 0
输出：-1

提示：

1 <= nums.length <= 5000
-10^4 <= nums[i] <= 10^4
nums 中的每个值都独一无二
nums 肯定会在某个点上旋转
-10^4 <= target <= 10^4

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/search-in-rotated-sorted-array
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思路：如果中间的数小于最右边的数，则右半段是有序的，若中间数大于最右边数，则左半段是有序的，我们只要在有序的半段里用首尾两个数组来判断目标值是否在这一区域内，这样就可以确定保留哪半边了

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

HIGH.7 朋友圈

班上有 N 名学生。其中有些人是朋友，有些则不是。他们的友谊具有是传递性。如果已知 A 是 B 的朋友，B 是 C 的朋友，那么我们可以认为 A 也是 C 的朋友。所谓的朋友圈，是指所有朋友的集合。

给定一个 N * N 的矩阵 M，表示班级中学生之间的朋友关系。如果M[i][j] = 1，表示已知第 i 个和 j 个学生互为朋友关系，否则为不知道。你必须输出所有学生中的已知的朋友圈总数。

示例 1：

输入：
[[1,1,0],
[1,1,0],
[0,0,1]]
输出：2
解释：已知学生 0 和学生 1 互为朋友，他们在一个朋友圈。
第2个学生自己在一个朋友圈。所以返回 2 。
示例 2：

输入：
[[1,1,0],
[1,1,1],
[0,1,1]]
输出：1
解释：已知学生 0 和学生 1 互为朋友，学生 1 和学生 2 互为朋友，所以学生 0 和学生 2 也是朋友，所以他们三个在一个朋友圈，返回 1 。

提示：

1 <= N <= 200
M[i][i] == 1
M[i][j] == M[j][i]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/friend-circles
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class Solution {
    
    public int findCircleNum(int[][] M) {
        /**
        使用一个visited数组, 依次判断每个节点, 如果其未访问, 朋友圈数加1并对该节点进行dfs搜索标记所有访问到的节点
        **/
        boolean[] visited = new boolean[M.length];
        int ret = 0;
        for(int i = 0; i < M.length; ++i) {
            if(!visited[i]) {
                dfs(M, visited, i);
                ret++;
            }
        }
        return ret;
    }
    
    private void dfs(int[][] m, boolean[] visited, int i) {
        for(int j = 0; j < m.length; ++j) {
            if(m[i][j] == 1 && !visited[j]) {
                visited[j] = true;
                dfs(m, visited, j);
            }
        }
    }
}

HIGH.8 接雨水

给定 n 个非负整数表示每个宽度为 1 的柱子的高度图，计算按此排列的柱子，下雨之后能接多少雨水。

示例 1：

输入：height = [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1]
输出：6
解释：上面是由数组 [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1] 表示的高度图，在这种情况下，可以接 6 个单位的雨水（蓝色部分表示雨水）。
示例 2：

输入：height = [4,2,0,3,2,5]
输出：9

提示：

n == height.length
0 <= n <= 3 * 104
0 <= height[i] <= 105

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/trapping-rain-water
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class Solution {
    public int trap(int[] height) {
        int min = 0 , max = 0 ;
        int l = 0, r = height.length-1;
        
        int res = 0;
        while(l < r){
            min = height[height[l] < height[r] ? l++:r--];
            max = Math.max(min,max);
            res += max - min;
        }
        return res;
    }
}

HIGH.9 反转链表

定义一个函数，输入一个链表的头节点，反转该链表并输出反转后链表的头节点。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 5->4->3->2->1->NULL

限制：

0 <= 节点个数 <= 5000

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/fan-zhuan-lian-biao-lcof
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迭代

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode pre = null, cur = head, next = null;
        while(cur != null) {
            next = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = next;
        }
        return pre;
    }
}

递归

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode node = reverseList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return node;
    }
}

HIGH.10 两数相加

给出两个非空的链表用来表示两个非负的整数。其中，它们各自的位数是按照逆序的方式存储的，并且它们的每个节点只能存储一位数字。

如果，我们将这两个数相加起来，则会返回一个新的链表来表示它们的和。

您可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。

示例：

输入：(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
输出：7 -> 0 -> 8
原因：342 + 465 = 807

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/add-two-numbers
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维护一个进位变量t

class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(-1), pre = dummyHead;
        int t = 0;
        while (l1 != null || l2 != null || t != 0) {
            if (l1 != null) {
                t += l1.val;
                l1 = l1.next;
            }
            if (l2 != null) {
                t += l2.val;
                l2 = l2.next;
            }
            pre.next = new ListNode(t % 10);
            pre = pre.next;
            t /= 10;
        }

        return dummyHead.next;
    }
}