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《劍指offer》-- 構建乘積陣列、求1+2+3+...+n、不用加減乘除做加法、包含min函式的棧

 一、構建乘積陣列:

1、題目:

給定一個數組A[0,1,...,n-1],請構建一個數組B[0,1,...,n-1],其中B中的元素B[i]=A[0]*A[1]*...*A[i-1]*A[i+1]*...*A[n-1]。不能使用除法。

2、解題思路:

B[i]的值可以看作下圖的矩陣中每行的乘積。

下三角用連乘可以很容求得,上三角,從下向上也是連乘。

因此我們的思路就很清晰了,先算下三角中的連乘,即我們先算出B[i]中的一部分,然後倒過來按上三角中的分佈規律,把另一部分也乘進去。

3、程式碼實現:

public class Test7 {
	public int[] multiply(int[] A) {
		
		int length= A.length;
		int[] B = new int[length];
		
		if(length!=0){
			B[0]=1;
			//計算下三角連乘
			for(int i = 1;i<length;i++){
				B[i]=B[i-1]*A[i-1];
			}
			
			int temp=1;
			//計算上三角連乘
			for(int j=length-2;j>=0;j--){
				temp=temp*A[j+1];
				B[j]=B[j]*temp;
			}
		}
		return B;
    }
}

二、求1+2+3+...+n

1、題目:

1+2+3+...+n,要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等關鍵字及條件判斷語句(A?B:C)。

2、解題思路:

利用&&的短路特性,&&就是邏輯與,邏輯與有個短路特點,前面為假,後面不計算。

3、程式碼實現:

public class Solution {
    public int Sum_Solution(int n) {
        //利用&&的短路特性,&&就是邏輯與,邏輯與有個短路特點,前面為假,後面不計算。
        boolean result=true;
        int sum =0;
        result=(n>0) && ((sum=Sum_Solution(n-1))>0);
        sum=sum+n;
        return sum;
    }
}

三、不用加減乘除做加法:

1、題目:

寫一個函式,求兩個整數之和,要求在函式體內不得使用+、-、*、/四則運算子號。

2、解題思路:

首先看十進位制是如何做的: 5+7=12,三步走:

第一步:相加各位的值,不算進位,得到2。

第二步:計算進位值,得到10. 如果這一步的進位值為0,那麼第一步得到的值就是最終結果。

第三步:重複上述兩步,只是相加的值變成上述兩步的得到的結果2和10,得到12。

同樣我們可以用三步走的方式計算二進位制值相加: 5-101,7-111 第一步:相加各位的值,不算進位,得到010,二進位制每位相加就相當於各位做異或操作,101^111。

第二步:計算進位值,得到1010,相當於各位做與操作得到101,再向左移一位得到1010,(101&111)<<1。

第三步重複上述兩步, 各位相加 010^1010=1000,進位值為100=(010&1010)<<1。      繼續重複上述兩步:1000^100 = 1100,進位值為0,跳出迴圈,1100為最終結果。

3、程式碼實現:

public class Test25 {
	 public int Add(int num1,int num2) {
	        
		 while(num2!=0){
			 int temp=num1^num2;
			 num2=(num1&num2)<<1;
			 num1 = temp;
		 }
		 return num1;
    }
}

四、包含min函式的棧:

1、題目:

定義棧的資料結構,請在該型別中實現一個能夠得到棧中所含最小元素的min函式(時間複雜度應為O(1))。

2、解題思路:

藉助輔助棧儲存min的大小,自定義棧結構     list  3,4,2,5,1     輔助棧 3,3,2,2,1 每入棧一次,就與輔助棧頂比較大小,如果小就入棧,如果大就入棧當前的輔助棧的棧頂元素; 當出棧時,輔助棧也要出棧,這種做法可以保證輔助棧頂一定都當前棧的最小值

3、程式碼實現:

public class Test7 {

	private int size;//陣列容量
	private int min=Integer.MAX_VALUE;//最小元素
	private Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>();//輔助棧
	private Integer[] elements = new Integer[10];
	
	//資料入棧,每入棧一次,就與輔助棧頂比較大小,如果小就入棧,如果大就入棧當前的輔助棧的棧頂元素。
	public void push(int node){
		ensureCapacity(size+1);
		elements[size++]= node;
		if(node<=min){
			minStack.push(node);
			min=minStack.peek();
		}else{
			minStack.push(min);
		}
	}

	//陣列擴容
	private void ensureCapacity(int i) {
		int len=elements.length;
		if(size>len){
			int newLen =(len*3)/2+1;//每次擴容的方式
			elements=Arrays.copyOf(elements, newLen);
		}
	}
	
	//元素出棧,當出棧時,輔助棧也要出棧,保證輔助棧頂一定都當前棧的最小值
	private void pop(){
		Integer top=top();
		if(top!=null){
			elements[size-1] =(Integer)null;
		}
		size--;
		minStack.pop();
		min=minStack.peek();
	}
	
	public int top(){
		if(!empty()){
			if(size-1>=0){
				return elements[size-1];
			}
		}
		return (Integer)null;
	}
	
	public boolean empty(){
		return size == 0;
	}
	public int min(){
		return min;
	}
}