牛客题目——岛屿数量、字符串的排列、N皇后问题


题目1——岛屿数量

给一个01矩阵,1代表是陆地,0代表是海洋,如果两个1相邻,那么这两个1属于同一个岛,我们只考虑上下左右相邻。

示例
输入
[
[1,1,0,0,0],
[0,1,0,1,1],
[0,0,0,1,1],
[0,0,0,0,0],
[0,0,1,1,1]
]
输出:3

解题思路

深度优先搜索一般用于树或者图的遍历,有其他分支的,比如二维矩阵也适用。
由题目可知,上下左右相邻为1的属于一个小岛,我们可以考虑每次找到一堆相邻的1后,将它们置为0,这样就不会重复统计了。
当遇到矩阵中某个元素为1时,首先将其置0,然后查看与它相邻的四个方向,如果这四个方向中元素为1,则进入该元素,重复解决上述的子问题,可以使用递归实现。
具体做法:

  • 首先判断矩阵为空的情况;
  • 依次遍历矩阵中的元素,如果该元素为1,统计岛的个数;
  • 接着将该元素改为1,然后判断四个方向是否为1,若为1则递归进入子问题。

代码实现

import java.util.*;
public class Solution {
    public void dfs(char[][] grid,int i,int j){
        int m = grid[0].length;
        int n = grid.length;
        grid[i][j] = '0';
        if(i-1>=0 && grid[i-1][j] == '1')
            dfs(grid,i-1,j);
        if(i+1<n && grid[i+1][j] == '1')
            dfs(grid,i+1,j);
        if(j-1>=0 && grid[i][j-1] == '1')
            dfs(grid,i,j-1);
        if(j+1<m && grid[i][j+1] == '1')
            dfs(grid,i,j+1);
    }
    public int solve (char[][] grid) {
        int m = grid[0].length;
        int n = grid.length;
        if(n==0) return 0;
        int res = 0;
        for(int i=0;i<n;i++){
            for(int j=0;j<m;j++){
                if(grid[i][j] == '1'){
                    res++;
                    dfs(grid,i,j);
                }
            }
        }
        return res;
    }
}

题目2——字符串的排列

输入一个长度为n的字符串,打印该字符串中字符的所有排列,你可以以任意顺序返回这个字符串数组。
要求:空间复杂度 O(n!),时间复杂度 O(n!)

示例
输入:“aab”
输出:[“aab”,“aba”,“baa”]

解题思路

有重复项数字的全排列类似,但是这道题目输出顺序没有要求,但是为了便于去掉重复情况,还是应该参照数组排列。具体做法如下:

  • 对字符串按照字典排序;
  • 准备一个空串暂存递归过程中字符串的排列情况,使用标记数组记录哪些位置字符被加入了;
  • 每次递归从头遍历字符串,如果已经加入过当前位置的元素,继续循环;同时,如果当前元素与前一个元素相同,且前一个元素已经用过,则继续循环;
  • 否则,加入字符,并标记使用过,进入下一层递归;
  • 回溯的时候,需要将加入的元素删除,并修改标记未使用过;
  • 当加入的字符串长度达到原字符串长度就是一种排列情况。

代码实现

import java.util.*;
public class Solution {
    public ArrayList<String> Permutation(String str) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        if (str == null || str.length() == 0) {
            return list;
        }
        char[] chars = str.toCharArray();
        Arrays.sort(chars);
        boolean[] used = new boolean[str.length()];
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        backTrack(sb, list, used, chars);
        return list;
    }
    
    public void backTrack(StringBuilder path, ArrayList<String> res, boolean[] used, char[] chars){
        if (path.length() == chars.length) {
            res.add(path.toString());
            return;
        }
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            if (used[i] || (i > 0 && chars[i] == chars[i - 1] && !used[i - 1])) {
                continue;
            }
            path.append(chars[i]);
            used[i] = true;
            backTrack(path, res, used, chars);
            used[i] = false;
            path.deleteCharAt(path.length() - 1);
        }
    }
}

题目3——N皇后问题

N皇后问题说指在n*n的棋盘上要摆n个皇后,要求:任何两个皇后不同行,不同列,页不在同一条斜线上,求给一个整数n,返回n皇后的摆法数。
要求:空间复杂度 O(1) ,时间复杂度 O(n!)

示例
输入:4
输出:2
在这里插入图片描述

解题思路

n的皇后,不同行不同列,那么棋盘每行都会有一个皇后,每列都会有一个皇后,如果我们确定了一个皇后的行号与列号,就相当于在接下来的n-1行找n-1个皇后,这就是一个子问题。
当每行都放了皇后,说明找到了一种方案。

代码实现

import java.util.*;
public class Solution {
    private int res;
    public int Nqueen (int n) {
        res = 0;
        dfs(new int[n],0);
        return res;
    }
    //nums[n],存放的是每一行放的位置
    public void dfs(int[] nums,int cur){
        int n = nums.length;
        //cur=n表示每一行都放了皇后,找到一种方案
        if(cur == n){
            res++;
            return;
        }
        //设置哪些位置可以访问
        boolean[] visited = new boolean[n];
        //遍历每一行,把当前行中所有会和之前皇后冲突的位置标记为不可访问
        for(int i=0;i<cur;i++){
            // e表示第i行到当前行的距离
            int e = cur - i;
            //v表示第i行皇后所在的位置
            int v = nums[i];
            //r表示右下方冲突的列,l表示左下方冲突的列
            int r = v+e;
            int l = v-e;
            visited[v] = true;  //将第i行皇后所在的位置还有冲突的列都设为不可访问
            if(l>=0) visited[l] = true;
            if(r<n) visited[r] = true;
        }
        //对当前行剩余的可放皇后的位置,进行递归
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(visited[i]) continue;
            nums[cur] = i;
            dfs(nums,cur+1);
        }
    }
}
class Solution:
    res = 0
    def dfs(self,nums,cur):
        n = len(nums)
        #此时表示每一行都放了皇后,找到了一种方案
        if cur == n:
            self.res += 1
        # 标记数组
        visited = [False] * n 
        //遍历当前行之前的行,找到冲突的列
        for i in range(cur):
           # e表示第i行到当前行的距离
            e = cur - i 
            v = nums[i]  #第i行皇后所在的位置,比如nums[0]=1表示第一行的皇后在第2列中
            # l、r表示左下方和右下方冲突的位置
            l = v-e
            r = v+e 
            # 设置这些冲突列不可访问
            visited[v] = True
            if l>=0:
                visited[l] = True
            if r<n:
                visited[r] = True
        # 遍历所有的位置,对当前剩余可放皇后的位置进行递归
        for i in range(n):
            if visited[i]: continue
            nums[cur] = i 
            self.dfs(nums,cur+1)
            
    def Nqueen(self , n: int) -> int:
        nums = [0]*n
        self.dfs(nums, 0)
        return self.res
### 1001字符串展开算法实现 #### 题目解析 题目要求对给定的字符串按照特定规则进行扩展。具体来说,输入中的连字符 `-` 表示一段连续范围内的字符或数字需要被替换为其完整的序列形式。例如 `a-c` 应该转换为 `abc`。 根据已知条件[^2]和示例数据[^3],可以总结如下规则: - 如果两个字母之间存在连字符,则按 ASCII 值从小到大填充中间缺失的部分。 - 数字之间的连字符同样适用上述逻辑。 - 连续多个连字符只保留第一个作为分隔符。 - 扩展部分可能重复多次,由参数控制其重复次数。 以下是基于这些规则的一种通用解决方案: --- #### 解决方案 ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; // 判断是否为字母 bool isLetter(char c) { return (c >= 'A' && c <= 'Z') || (c >= 'a' && c <= 'z'); } // 判断是否为数字 bool isDigit(char c) { return c >= '0' && c <= '9'; } // 展开函数 void expandString(int p1, int p2, int p3, const string& inputStr) { string result; size_t i = 0; while (i < inputStr.length()) { char startChar = inputStr[i]; // 跳过当前字符直到找到下一个有效位置 if (!isLetter(startChar) && !isDigit(startChar)) { result += startChar; ++i; continue; } // 查找是否有 '-' 并定位结束字符 bool hasDash = false; char endChar = '\0'; for (size_t j = i + 1; j < inputStr.length(); ++j) { if (inputStr[j] == '-') { hasDash = true; continue; } else if ((hasDash && (isLetter(inputStr[j]) || isDigit(inputStr[j])))) { endChar = inputStr[j]; break; } } if (endChar != '\0') { // 存在合法区间 if (startChar <= endChar) { for (char k = startChar; k <= endChar; ++k) { result.append(p2, k); // 添加指定数量次 } } else { for (char k = startChar; k >= endChar; --k) { result.append(p2, k); } } // 移动指针跳过处理过的部分 i += distance(result.end() - p2 * abs(endChar - startChar)); } else { result += startChar; } ++i; } cout << result.substr(0, min((int)p1 * p3, (int)result.size())) << endl; } ``` --- #### 实现细节说明 1. **辅助判断方法** 定义了两个简单的布尔型函数用于检测字符是否属于字母或者数字类别[^1]。这有助于后续区分不同类型的子串并分别处理它们的行为模式。 2. **核心循环结构** 主要通过外层循环逐一遍历整个原始字符串,并利用内部嵌套查找机制来识别潜在的目标区域及其边界值。 3. **动态调整输出长度** 结合三个外部传入整数变量 \(p_1\),\(p_2\), 和 \(p_3\) 来决定最终结果截取片段的具体尺寸以及每单位元素复制频率。 4. **异常情况考虑** 对于不构成任何可操作区间的单个独立符号直接附加至累积缓冲区内;同时确保不会因为非法索引访问引发崩溃风险。 --- ###
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