#hard
Задача: 644. Maximum Average Subarray II

Вам дан целочисленный массив nums, состоящий из n элементов, и целое число k. Найдите смежный подмассив, длина которого больше или равна k и который имеет максимальное среднее значение, и верните это значение. Принимается любой ответ с погрешностью вычислений менее 10-5.

Пример:

Input: nums = [1,12,-5,-6,50,3], k = 4
Output: 12.75000

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Используйте скользящее окно длины k для нахождения начального среднего значения.

2⃣Перемещайте окно по массиву, добавляя следующий элемент и убирая предыдущий, обновляя текущее среднее значение.

3⃣Следите за максимальным средним значением и верните его после проверки всех возможных окон.

😎 Решение:

class Solution {
    public double findMaxAverage(int[] nums, int k) {
        int n = nums.length;
        int currSum = 0;
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            currSum += nums[i];
        }
        int maxSum = currSum;
        for (int i = k; i < n; i++) {
            currSum += nums[i] - nums[i - k];
            if (currSum > maxSum) {
                maxSum = currSum;
            }
        }
        return maxSum / (double) k;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 656. Coin Path

Вам дан целочисленный массив монет (1-индексированный) длины n и целое число maxJump. Вы можете перейти на любой индекс i массива coins, если coins[i] != -1 и вы должны заплатить coins[i] при посещении индекса i. Кроме того, если вы в данный момент находитесь на индексе i, вы можете перейти только на любой индекс i + k, где i + k <= n и k - значение в диапазоне [1, maxJump]. Изначально вы находитесь на индексе 1 (coins[1] не -1). Вы хотите найти путь, который достигнет индекса n с минимальной стоимостью. Верните целочисленный массив индексов, которые вы посетите в таком порядке, чтобы достичь индекса n с минимальной стоимостью. Если существует несколько путей с одинаковой стоимостью, верните лексикографически наименьший такой путь. Если невозможно достичь индекса n, возвращается пустой массив. Путь p1 = [Pa1, Pa2, ..., Pax] длины x лексикографически меньше, чем p2 = [Pb1, Pb2, ..., Pbx] длины y, если и только если при первом j, где Paj и Pbj отличаются, Paj < Pbj; если такого j нет, то x < y.

Пример:

Input: coins = [1,2,4,-1,2], maxJump = 2
Output: [1,3,5]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Используйте динамическое программирование для нахождения минимальной стоимости до каждого индекса, начиная с первого.

2⃣Храните путь до каждого индекса для отслеживания наименьшего лексикографического пути.

3⃣Используя полученную информацию, восстановите путь с минимальной стоимостью до последнего индекса.

😎 Решение:

import java.util.*;

class Solution {
    public List<Integer> minCostPath(int[] coins, int maxJump) {
        int n = coins.length;
        if (coins[0] == -1) return new ArrayList<>();
        
        int[] dp = new int[n];
        Arrays.fill(dp, Integer.MAX_VALUE);
        dp[0] = coins[0];
        List<Integer>[] path = new List[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) path[i] = new ArrayList<>();
        path[0].add(1);
        
        PriorityQueue<int[]> heap = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(a -> a[0]));
        heap.offer(new int[] { coins[0], 0 });
        
        while (!heap.isEmpty()) {
            int[] current = heap.poll();
            int current_cost = current[0], i = current[1];
            if (current_cost > dp[i]) continue;
            for (int k = 1; k <= maxJump; k++) {
                if (i + k < n && coins[i + k] != -1) {
                    int new_cost = current_cost + coins[i + k];
                    if (new_cost < dp[i + k] || (new_cost == dp[i + k] && comparePaths(path[i], path[i + k], i + k + 1))) {
                        dp[i + k] = new_cost;
                        path[i + k] = new ArrayList<>(path[i]);
                        path[i + k].add(i + k + 1);
                        heap.offer(new int[] { new_cost, i + k });
                    }
                }
            }
        }
        
        return dp[n - 1] == Integer.MAX_VALUE ? new ArrayList<>() : path[n - 1];
    }
    
    private boolean comparePaths(List<Integer> path1, List<Integer> path2, int newIndex) {
        List<Integer> newPath1 = new ArrayList<>(path1);
        newPath1.add(newIndex);
        return newPath1.toString().compareTo(path2.toString()) < 0;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        int[] coins = {0, 2, 4, -1, 2, 5};
        int maxJump = 2;
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 679. 24 Game

Дан массив целых чисел cards длиной 4. У вас есть четыре карты, каждая из которых содержит число в диапазоне от 1 до 9. Вам нужно расположить числа на этих картах в математическом выражении, используя операторы ['+', '-', '*', '/'] и скобки '(' и ')' так, чтобы получить значение 24.

Вы ограничены следующими правилами:

Оператор деления '/' представляет собой реальное деление, а не целочисленное деление.
Например, 4 / (1 - 2 / 3) = 4 / (1 / 3) = 12.
Каждая операция выполняется между двумя числами. В частности, мы не можем использовать '-' как унарный оператор.
Например, если cards = [1, 1, 1, 1], выражение "-1 - 1 - 1 - 1" не допускается.
Вы не можете объединять числа вместе.
Например, если cards = [1, 2, 1, 2], выражение "12 + 12" недопустимо.
Вернуть true, если вы можете получить такое выражение, которое оценивается в 24, и false в противном случае.

Пример:

Input: cards = [4,1,8,7]
Output: true
Explanation: (8-4) * (7-1) = 24

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создайте функцию generatePossibleResults(a, b), которая возвращает массив результатов всех возможных математических операций над двумя числами.

2⃣ Создайте функцию checkIfResultReached(list), чтобы проверить, можем ли мы достичь результата 24, используя текущий массив list. Сначала проверьте базовые условия: если размер массива равен 1, верните true, если результат равен 24, иначе верните false.

3⃣Если размер массива больше 1, выберите любые два числа из списка, выполните все математические операции над ними, создайте новый список с обновленными элементами и снова вызовите рекурсивную функцию с этим новым списком. Если ни одна комбинация не приводит к результату 24, верните false. Вызовите checkIfResultReached с исходным списком карт.

😎 Решение:

import java.util.*;

class Solution {
    public List<Double> generatePossibleResults(double a, double b) {
        List<Double> res = new ArrayList<>(Arrays.asList(a + b, a - b, b - a, a * b));
        if (a != 0) res.add(b / a);
        if (b != 0) res.add(a / b);
        return res;
    }

    public boolean checkIfResultReached(List<Double> list) {
        if (list.size() == 1) return Math.abs(list.get(0) - 24) <= 0.1;

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            for (int j = i + 1; j < list.size(); j++) {
                List<Double> newList = new ArrayList<>();
                for (int k = 0; k < list.size(); k++) {
                    if (k != i && k != j) newList.add(list.get(k));
                }
                for (double res : generatePossibleResults(list.get(i), list.get(j))) {
                    newList.add(res);
                    if (checkIfResultReached(newList)) return true;
                    newList.remove(newList.size() - 1);
                }
            }
        }
        return false;
    }

    public boolean judgePoint24(int[] cards) {
        List<Double> list = new ArrayList<>();
        for (int card : cards) {
            list.add((double) card);
        }
        return checkIfResultReached(list);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 363. Max Sum of Rectangle No Larger Than K

Дана матрица размером m x n и целое число k, вернуть максимальную сумму прямоугольника в матрице, такая что его сумма не превышает k.

Гарантируется, что будет прямоугольник с суммой, не превышающей k.

Пример:

Input: matrix = [[1,0,1],[0,-2,3]], k = 2
Output: 2
Explanation: Because the sum of the blue rectangle [[0, 1], [-2, 3]] is 2, and 2 is the max number no larger than k (k = 2).

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создать вспомогательную функцию updateResult, которая будет находить максимальную сумму подмассива в одномерном массиве, не превышающую k.

2⃣Преобразовать каждую подматрицу в одномерный массив и применить к ней функцию updateResult.

3⃣Вернуть максимальную найденную сумму.

😎 Решение:

class Solution {
    int result = Integer.MIN_VALUE;
    void updateResult(int[] nums, int k) {
        int sum = 0;

        TreeSet<Integer> sortedSum = new TreeSet<>();

        sortedSum.add(0);
        for (int num : nums) {
            sum += num;

            Integer x = sortedSum.ceiling(sum - k);

            if (x != null)
                result = Math.max(result, sum - x);

            sortedSum.add(sum);
        }
    }
    public int maxSumSubmatrix(int[][] matrix, int k) {
        int[] rowSum = new int[matrix[0].length];
        for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
            Arrays.fill(rowSum, 0);
            for (int row = i; row < matrix.length; row++) {
                for (int col = 0; col < matrix[0].length; col++)
                    rowSum[col] += matrix[row][col];

                updateResult(rowSum, k);

                if (result == k)
                    return result;
            }
        }
        return result;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 446. Arithmetic Slices II - Subsequence


Дан целочисленный массив nums, вернуть количество всех арифметических подпоследовательностей nums.

Последовательность чисел называется арифметической, если она состоит как минимум из трех элементов и если разница между любыми двумя последовательными элементами одинаковая.

Например, [1, 3, 5, 7, 9], [7, 7, 7, 7] и [3, -1, -5, -9] являются арифметическими последовательностями.
Например, [1, 1, 2, 5, 7] не является арифметической последовательностью.
Подпоследовательность массива - это последовательность, которая может быть образована путем удаления некоторых элементов (возможно, ни одного) из массива.

Например, [2, 5, 10] является подпоследовательностью [1, 2, 1, 2, 4, 1, 5, 10].
Тестовые случаи сгенерированы таким образом, что ответ помещается в 32-битное целое число.

Пример:

Input: nums = [2,4,6,8,10]
Output: 7
Explanation: All arithmetic subsequence slices are:
[2,4,6]
[4,6,8]
[6,8,10]
[2,4,6,8]
[4,6,8,10]
[2,4,6,8,10]
[2,6,10]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Мы можем использовать поиск в глубину (DFS) для генерации всех подпоследовательностей.

2⃣Мы можем проверить, является ли подпоследовательность арифметической, согласно ее определению.

3⃣Возвращаем количество всех арифметических подпоследовательностей.

😎 Решение:

class Solution {
    private int n;
    private int ans;

    private void dfs(int dep, int[] A, List<Long> cur) {
        if (dep == n) {
            if (cur.size() < 3) return;
            for (int i = 1; i < cur.size(); i++) {
                if (cur.get(i) - cur.get(i - 1) != cur.get(1) - cur.get(0)) return;
            }
            ans++;
            return;
        }
        dfs(dep + 1, A, cur);
        cur.add((long) A[dep]);
        dfs(dep + 1, A, cur);
        cur.remove(cur.size() - 1);
    }

    public int numberOfArithmeticSlices(int[] A) {
        n = A.length;
        ans = 0;
        dfs(0, A, new ArrayList<>());
        return ans;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 710. Random Pick with Blacklist

Вам дано целое число n и массив уникальных целых чисел blacklist. Разработайте алгоритм выбора случайного целого числа из диапазона [0, n - 1], не входящего в черный список. Любое целое число, находящееся в указанном диапазоне и не входящее в черный список, должно с равной вероятностью быть возвращено. Оптимизируйте алгоритм так, чтобы он минимизировал количество обращений к встроенной функции random вашего языка. Реализуйте класс Solution: Solution(int n, int[] blacklist) Инициализирует объект целым числом n и целым числом из черного списка blacklist. int pick() Возвращает случайное целое число в диапазоне [0, n - 1] и не входящее в черный список.

Пример:

Input
["Solution", "pick", "pick", "pick", "pick", "pick", "pick", "pick"]
[[7, [2, 3, 5]], [], [], [], [], [], [], []]
Output
[null, 0, 4, 1, 6, 1, 0, 4]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создайте маппинг для чисел, входящих в черный список, чтобы сопоставить их с числами из диапазона [n - len(blacklist), n - 1], которые не входят в черный список.

2⃣Создайте массив для хранения возможных чисел для выбора, исключая числа из черного списка.

3⃣При каждом вызове функции pick() используйте встроенную функцию random для выбора случайного индекса из массива возможных чисел и возвращайте соответствующее значение.

😎 Решение:

import java.util.*;

public class Solution {
    private Map<Integer, Integer> map;
    private int bound;

    public Solution(int n, int[] blacklist) {
        map = new HashMap<>();
        bound = n - blacklist.length;
        Set<Integer> blackset = new HashSet<>();
        for (int b : blacklist) {
            blackset.add(b);
        }
        int whitelist = bound;
        for (int b : blacklist) {
            if (b < bound) {
                while (blackset.contains(whitelist)) {
                    whitelist++;
                }
                map.put(b, whitelist);
                whitelist++;
            }
        }
    }

    public int pick() {
        int r = (int) (Math.random() * bound);
        return map.getOrDefault(r, r);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 765. Couples Holding Hands

Есть n пар, сидящих на 2n местах, расположенных в ряд, и они хотят держаться за руки.

Люди и места представлены массивом целых чисел row, где row[i] — это ID человека, сидящего на i-м месте. Пары пронумерованы по порядку: первая пара — (0, 1), вторая пара — (2, 3) и так далее, до последней пары — (2n - 2, 2n - 1).

Верните минимальное количество перестановок, чтобы каждая пара сидела рядом. Перестановка состоит из выбора любых двух человек, которые встают и меняются местами.

Пример:

Input: row = [0,2,1,3]
Output: 1
Explanation: We only need to swap the second (row[1]) and third (row[2]) person.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Мы могли бы предположить без доказательства, что решение, при котором мы делаем людей на каждом диване счастливыми по порядку, является оптимальным. Это предположение сильнее, чем гипотеза о жадном подходе, но кажется разумным, поскольку при каждом ходе мы делаем хотя бы одну пару счастливой.

2⃣При таком предположении, для какого-то дивана с несчастливыми людьми X и Y, мы либо заменяем Y на партнера X, либо заменяем X на партнера Y. Для каждой из двух возможностей мы можем попробовать оба варианта, используя подход с возвратом.

3⃣Для каждого дивана с двумя возможностями (т.е. оба человека на диване несчастливы) мы попробуем первый вариант, найдем ответ как ans1, затем отменим наш ход и попробуем второй вариант, найдем связанный ответ как ans2, отменим наш ход и затем вернем наименьший ответ.

😎 Решение:

class Solution {
    int N;
    int[][] pairs;

    public int minSwapsCouples(int[] row) {
        N = row.length / 2;
        pairs = new int[N][2];
        for (int i = 0; i < N; ++i) {
            pairs[i][0] = row[2 * i] / 2;
            pairs[i][1] = row[2 * i + 1] / 2;
        }
        return solve(0);
    }

    public void swap(int a, int b, int c, int d) {
        int t = pairs[a][b];
        pairs[a][b] = pairs[c][d];
        pairs[c][d] = t;
    }

    public int solve(int i) {
        if (i == N) return 0;
        int x = pairs[i][0], y = pairs[i][1];
        if (x == y) return solve(i + 1);

        int jx = 0, kx = 0, jy = 0, ky = 0;
        for (int j = i + 1; j < N; ++j) {
            for (int k = 0; k <= 1; ++k) {
                if (pairs[j][k] == x) { jx = j; kx = k; }
                if (pairs[j][k] == y) { jy = j; ky = k; }
            }
        }

        swap(i, 1, jx, kx);
        int ans1 = 1 + solve(i + 1);
        swap(i, 1, jx, kx);

        swap(i, 0, jy, ky);
        int ans2 = 1 + solve(i + 1);
        swap(i, 0, jy, ky);

        return Math.min(ans1, ans2);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 711. Number of Distinct Islands II

Вам дана двоичная матричная сетка m x n. Остров - это группа 1 (представляющая сушу), соединенных в четырех направлениях (горизонтальном или вертикальном). Можно предположить, что все четыре края сетки окружены водой. Остров считается одинаковым с другим, если они имеют одинаковую форму, или имеют одинаковую форму после поворота (только на 90, 180 или 270 градусов) или отражения (влево/вправо или вверх/вниз). Верните количество разных островов.

Пример:

Input: grid = [[1,1,0,0,0],[1,0,0,0,0],[0,0,0,0,1],[0,0,0,1,1]]
Output: 1

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Пройдите по каждому элементу матрицы, если найдена земля (1), выполните DFS для обнаружения всех связанных с этим островом земель и сохраните форму острова.

2⃣Нормализуйте форму острова, применив все возможные повороты и отражения, чтобы найти каноническую форму.

3⃣Используйте множество для хранения всех уникальных канонических форм и верните размер этого множества.

😎 Решение:

import java.util.*;

public class Solution {
    public int numDistinctIslands2(int[][] grid) {
        Set<String> uniqueIslands = new HashSet<>();
        
        for (int i = 0; i < grid.length; i++) {
            for (int j = 0; j < grid[0].length; j++) {
                if (grid[i][j] == 1) {
                    List<int[]> shape = new ArrayList<>();
                    dfs(grid, i, j, i, j, shape);
                    uniqueIslands.add(normalize(shape));
                }
            }
        }
        
        return uniqueIslands.size();
    }
    
    private void dfs(int[][] grid, int i, int j, int baseI, int baseJ, List<int[]> shape) {
        if (i < 0 || i >= grid.length || j < 0 || j >= grid[0].length || grid[i][j] == 0) {
            return;
        }
        grid[i][j] = 0;
        shape.add(new int[] {i - baseI, j - baseJ});
        dfs(grid, i + 1, j, baseI, baseJ, shape);
        dfs(grid, i - 1, j, baseI, baseJ, shape);
        dfs(grid, i, j + 1, baseI, baseJ, shape);
        dfs(grid, i, j - 1, baseI, baseJ, shape);
    }
    
    private String normalize(List<int[]> shape) {
        List<List<int[]>> shapes = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            shapes.add(new ArrayList<>());
        }
        for (int[] point : shape) {
            int x = point[0], y = point[1];
            shapes.get(0).add(new int[] {x, y});
            shapes.get(1).add(new int[] {x, -y});
            shapes.get(2).add(new int[] {-x, y});
            shapes.get(3).add(new int[] {-x, -y});
            shapes.get(4).add(new int[] {y, x});
            shapes.get(5).add(new int[] {y, -x});
            shapes.get(6).add(new int[] {-y, x});
            shapes.get(7).add(new int[] {-y, -x});
        }
        for (List<int[]> s : shapes) {
            s.sort((a, b) -> a[0] == b[0] ? a[1] - b[1] : a[0] - b[0]);
        }
        String[] shapesStr = new String[8];
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            shapesStr[i] = shapes.get(i).toString();
        }
        Arrays.sort(shapesStr);
        return shapesStr[0];
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 591. Tag Validator

Дана строка, представляющая фрагмент кода, реализуйте валидатор тегов для разбора кода и определения его корректности.

Фрагмент кода считается корректным, если соблюдаются все следующие правила:
Код должен быть заключен в корректный закрытый тег. В противном случае код некорректен.
Закрытый тег (не обязательно корректный) имеет точно следующий формат: <TAG_NAME>TAG_CONTENT</TAG_NAME>. Среди них <TAG_NAME> — это начальный тег, а </TAG_NAME> — конечный тег. TAG_NAME в начальном и конечном тегах должен быть одинаковым. Закрытый тег корректен, если и только если TAG_NAME и TAG_CONTENT корректны.
Корректное TAG_NAME содержит только заглавные буквы и имеет длину в диапазоне [1, 9]. В противном случае TAG_NAME некорректен.
Корректное TAG_CONTENT может содержать другие корректные закрытые теги, cdata и любые символы (см. примечание 1), КРОМЕ неподходящих <, неподходящих начальных и конечных тегов, и неподходящих или закрытых тегов с некорректным TAG_NAME. В противном случае TAG_CONTENT некорректен.
Начальный тег неподходящий, если нет конечного тега с тем же TAG_NAME, и наоборот. Однако нужно также учитывать проблему несбалансированных тегов, когда они вложены.
< неподходящий, если не удается найти последующий >. И когда вы находите < или </, все последующие символы до следующего > должны быть разобраны как TAG_NAME (не обязательно корректный).
cdata имеет следующий формат: <![CDATA[CDATA_CONTENT]]>. Диапазон CDATA_CONTENT определяется как символы между <![CDATA[ и первым последующим ]]>.
CDATA_CONTENT может содержать любые символы. Функция cdata заключается в том, чтобы запретить валидатору разбирать CDATA_CONTENT, поэтому даже если в нем есть символы, которые могут быть разобраны как тег (корректный или некорректный), вы должны рассматривать их как обычные символы.

Пример:

Input: code = "<DIV>This is the first line <![CDATA[<div>]]></DIV>"
Output: true

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализируйте стек для отслеживания открытых тегов и флаг для определения наличия тегов. Используйте регулярное выражение для проверки корректности TAG_NAME, TAG_CONTENT и CDATA.

2⃣Пройдитесь по строке, проверяя каждый символ. Если встретите <, определите тип тега (начальный, конечный или CDATA). Обновите стек и индексы в зависимости от найденного типа.

3⃣В конце проверьте, что стек пуст (все теги корректно закрыты) и верните результат.

😎 Решение:

import java.util.regex.*;

public class Solution {
    Stack<String> stack = new Stack<>();
    boolean containsTag = false;

    public boolean isValidTagName(String s, boolean ending) {
        if (ending) {
            if (!stack.isEmpty() && stack.peek().equals(s)) stack.pop();
            else return false;
        } else {
            containsTag = true;
            stack.push(s);
        }
        return true;
    }

    public boolean isValid(String code) {
        if (!Pattern.matches("<[A-Z]{0,9}>([^<]*(<((\\/?[A-Z]{1,9}>)|(!\\[CDATA\\[(.*?)]]>)))?)*", code))
            return false;

        for (int i = 0; i < code.length(); i++) {
            boolean ending = false;
            if (stack.isEmpty() && containsTag) return false;
            if (code.charAt(i) == '<') {
                if (code.charAt(i + 1) == '!') {
                    i = code.indexOf("]]>", i + 1);
                    continue;
                }
                if (code.charAt(i + 1) == '/') {
                    i++;
                    ending = true;
                }
                int closeIndex = code.indexOf('>', i + 1);
                if (closeIndex < 0 || !isValidTagName(code.substring(i + 1, closeIndex), ending))
                    return false;
                i = closeIndex;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 715. Range Module

Модуль Range - это модуль, который отслеживает диапазоны чисел. Создайте структуру данных для отслеживания диапазонов, представленных в виде полуоткрытых интервалов, и запросов к ним. Полуоткрытый интервал [left, right) обозначает все вещественные числа x, где left <= x < right. Реализуйте класс RangeModule: RangeModule() Инициализирует объект структуры данных. void addRange(int left, int right) Добавляет полуоткрытый интервал [left, right), отслеживая каждое вещественное число в этом интервале. Добавление интервала, который частично перекрывает отслеживаемые в данный момент числа, должно добавить все числа в интервале [left, right), которые еще не отслеживаются. boolean queryRange(int left, int right) Возвращает true, если каждое действительное число в интервале [left, right) отслеживается в данный момент, и false в противном случае. void removeRange(int left, int right) Прекращает отслеживание каждого действительного числа, отслеживаемого в данный момент в полуоткрытом интервале [left, right).

Пример:

Input
["RangeModule", "addRange", "removeRange", "queryRange", "queryRange", "queryRange"]
[[], [10, 20], [14, 16], [10, 14], [13, 15], [16, 17]]
Output
[null, null, null, true, false, true]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализируйте класс RangeModule с пустым списком диапазонов.

2⃣Для метода addRange(left, right) добавьте новый диапазон, объединяя его с существующими перекрывающимися диапазонами. Для метода queryRange(left, right) проверьте, полностью ли данный диапазон содержится в отслеживаемых диапазонах.

3⃣Для метода removeRange(left, right) удалите указанный диапазон, разбивая существующие диапазоны на соответствующие части.

😎 Решение:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class RangeModule {

    private List<int[]> ranges;

    public RangeModule() {
        ranges = new ArrayList<>();
    }

    public void addRange(int left, int right) {
        List<int[]> newRanges = new ArrayList<>();
        int i = 0;
        while (i < ranges.size() && ranges.get(i)[1] < left) {
            newRanges.add(ranges.get(i));
            i++;
        }
        while (i < ranges.size() && ranges.get(i)[0] <= right) {
            left = Math.min(left, ranges.get(i)[0]);
            right = Math.max(right, ranges.get(i)[1]);
            i++;
        }
        newRanges.add(new int[] {left, right});
        while (i < ranges.size()) {
            newRanges.add(ranges.get(i));
            i++;
        }
        ranges = newRanges;
    }

    public boolean queryRange(int left, int right) {
        for (int[] range : ranges) {
            if (range[0] <= left && right <= range[1]) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public void removeRange(int left, int right) {
        List<int[]> newRanges = new ArrayList<>();
        for (int[] range : ranges) {
            if (range[0] < left) {
                newRanges.add(new int[] {range[0], Math.min(range[1], left)});
            }
            if (right < range[1]) {
                newRanges.add(new int[] {Math.max(range[0], right), range[1]});
            }
        }
        ranges = newRanges;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 774. Minimize Max Distance to Gas Station

Вам дан массив целых чисел stations, который представляет позиции автозаправочных станций на оси x. Вам также дано целое число k.

Вы должны добавить k новых автозаправочных станций. Вы можете добавлять станции в любое место на оси x, необязательно в целочисленную позицию.

Определим penalty() как максимальное расстояние между соседними автозаправочными станциями после добавления k новых станций.

Верните наименьшее возможное значение penalty(). Ответы, отличающиеся от фактического ответа не более чем на 10^-6, будут приняты.

Пример:

Input: stations = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10], k = 9
Output: 0.50000

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Пусть i-й интервал равен deltas[i] = stations[i+1] - stations[i]. Мы хотим найти dp[n+1][k] как рекурсию. Мы можем поставить x автозаправочных станций в интервал n+1 с наилучшим расстоянием deltas[n+1] / (x+1), затем оставшиеся интервалы можно решить с ответом dp[n][k-x]. Ответ — это минимум среди всех x.

2⃣Из этой рекурсии мы можем разработать решение с использованием динамического программирования. Инициализируем двумерный массив dp, где dp[i][j] будет хранить минимальное возможное значение penalty при добавлении j автозаправочных станций на первые i интервалов.

3⃣Заполняем dp таблицу начиная с базового случая, когда нет добавленных станций. Затем для каждого интервала и количества добавленных станций вычисляем минимальное значение penalty, используя вышеописанную рекурсию. Итоговый ответ будет находиться в dp[n][k], где n — количество интервалов, а k — количество добавляемых станций.

😎 Решение:

class Solution {
    public double minmaxGasDist(int[] stations, int K) {
        int N = stations.length;
        double[] deltas = new double[N-1];
        for (int i = 0; i < N-1; ++i)
            deltas[i] = stations[i+1] - stations[i];

        double[][] dp = new double[N-1][K+1];
        for (int i = 0; i <= K; ++i)
            dp[0][i] = deltas[0] / (i+1);

        for (int p = 1; p < N-1; ++p)
            for (int k = 0; k <= K; ++k) {
                double bns = Double.MAX_VALUE;
                for (int x = 0; x <= k; ++x)
                    bns = Math.min(bns, Math.max(deltas[p] / (x+1), dp[p-1][k-x]));
                dp[p][k] = bns;
            }

        return dp[N-2][K];
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 716. Max Stack

Разработайте структуру данных max-стека, поддерживающую операции со стеком и поиск максимального элемента стека. Реализуйте класс MaxStack: MaxStack() Инициализирует объект стека. void push(int x) Вставляет элемент x в стек. int pop() Удаляет элемент на вершине стека и возвращает его. int top() Получает элемент на вершине стека без его удаления. int peekMax() Получает максимальный элемент в стеке без его удаления. int popMax() Получает максимальный элемент в стеке и удаляет его. Если максимальных элементов несколько, удалите только самый верхний. Вы должны придумать решение, которое поддерживает O(1) для каждого вызова вершины и O(logn) для каждого другого вызова.

Пример:

Input
["MaxStack", "push", "push", "push", "top", "popMax", "top", "peekMax", "pop", "top"]
[[], [5], [1], [5], [], [], [], [], [], []]
Output
[null, null, null, null, 5, 5, 1, 5, 1, 5]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализируйте MaxStack с двумя стеками: один для хранения всех элементов, другой для отслеживания максимальных элементов.

2⃣Для операции push(x) добавьте элемент в оба стека: в основной стек и, если это необходимо, в стек максимумов. Для операции pop() удалите элемент из основного стека и, если этот элемент является текущим максимальным, удалите его и из стека максимумов. Для операции top() верните верхний элемент основного стека.

3⃣Для операции peekMax() верните верхний элемент стека максимумов. Для операции popMax() удалите и верните верхний элемент стека максимумов. Для этого временно извлеките элементы из основного стека до тех пор, пока не будет найден максимальный элемент, затем верните остальные элементы обратно.

😎 Решение:

import java.util.*;

public class MaxStack {

    private Stack<Integer> stack;
    private Stack<Integer> maxStack;

    public MaxStack() {
        stack = new Stack<>();
        maxStack = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        stack.push(x);
        if (maxStack.isEmpty() || x >= maxStack.peek()) {
            maxStack.push(x);
        }
    }

    public int pop() {
        int x = stack.pop();
        if (x == maxStack.peek()) {
            maxStack.pop();
        }
        return x;
    }

    public int top() {
        return stack.peek();
    }

    public int peekMax() {
        return maxStack.peek();
    }

    public int popMax() {
        int maxVal = maxStack.pop();
        Stack<Integer> buffer = new Stack<>();
        while (stack.peek() != maxVal) {
            buffer.push(stack.pop());
        }
        stack.pop();
        while (!buffer.isEmpty()) {
            push(buffer.pop());
        }
        return maxVal;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 719. Find K-th Smallest Pair Distance

Расстояние между парой целых чисел a и b определяется как абсолютная разность между a и b. Учитывая целочисленный массив nums и целое число k, верните k-е наименьшее расстояние среди всех пар nums[i] и nums[j], где 0 <= i < j < nums.length.

Пример:

Input: nums = [1,3,1], k = 1
Output: 0

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Отсортируйте массив nums.

2⃣Определите минимальное и максимальное возможные расстояния.

3⃣Используйте бинарный поиск, чтобы найти k-е наименьшее расстояние, проверяя количество пар с расстоянием меньше или равно текущему среднему значению.

😎 Решение:

import java.util.Arrays;

public class Solution {
    public int smallestDistancePair(int[] nums, int k) {
        Arrays.sort(nums);
        
        int left = 0, right = nums[nums.length - 1] - nums[0];
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (countPairs(nums, mid) < k) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid;
            }
        }
        return left;
    }
    
    private int countPairs(int[] nums, int mid) {
        int count = 0, j = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            while (j < nums.length && nums[j] - nums[i] <= mid) {
                j++;
            }
            count += j - i - 1;
        }
        return count;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

#hard
Задача: 499. The Maze III

В лабиринте есть мячик с пустыми пространствами (0) и стенами (1). Мячик может катиться вверх, вниз, влево или вправо, пока не столкнется со стеной, затем выбрать новое направление. В лабиринте также есть отверстие, куда мячик упадет, если закатится в него.

Дан лабиринт размером m x n, позиция мяча ball и отверстия hole, где ball = [ballrow, ballcol] и hole = [holerow, holecol]. Верните строку instructions с кратчайшим путем мячика к отверстию. Если существует несколько вариантов, верните лексикографически минимальный. Если путь невозможен, верните "impossible". Ответ должен содержать 'u' (вверх), 'd' (вниз), 'l' (влево) и 'r' (вправо).
Расстояние — это количество пройденных пустых пространств от начальной позиции (исключительно) до конечной (включительно).

Вы можете предположить, что границы лабиринта — это стены. В примере ниже они не указаны.

Пример:

Input: maze = [[0,0,0,0,0],[1,1,0,0,1],[0,0,0,0,0],[0,1,0,0,1],[0,1,0,0,0]], ball = [4,3], hole = [0,1]
Output: "lul"

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализация и вспомогательные функции
Создайте функцию valid для проверки, находится ли координата (row, col) в пределах лабиринта и является ли она пустым пространством. Создайте функцию getNeighbors для получения списка соседей для данной позиции. Двигайтесь в каждом направлении (вверх, вниз, влево, вправо) до встречи со стеной.

2⃣Запуск алгоритма Дейкстры
Инициализируйте очередь с начальной позицией мяча, где элементы с меньшим расстоянием имеют высокий приоритет, а при равных расстояниях выбирайте минимальную строку пути. Создайте структуру seen для отслеживания посещенных узлов.

3⃣Поиск кратчайшего пути
Пока очередь не пуста, извлекайте узел с наименьшим расстоянием. Если узел посещен, пропустите его. Если это отверстие, верните текущий путь. Отметьте узел как посещенный, добавьте его соседей в очередь, обновив расстояние и путь. Если пути нет, верните "impossible".

😎 Решение:

class State {
    int row, col, dist;
    String path;
    State(int r, int c, int d, String p) { row = r; col = c; dist = d; path = p; }
}

class Solution {
    int[][] directions = {{0, -1}, {-1, 0}, {0, 1}, {1, 0}};
    String[] textDirections = {"l", "u", "r", "d"};
    int m, n;

    public String findShortestWay(int[][] maze, int[] ball, int[] hole) {
        m = maze.length; n = maze[0].length;
        PriorityQueue<State> heap = new PriorityQueue<>((a, b) -> a.dist == b.dist ? a.path.compareTo(b.path) : a.dist - b.dist);
        boolean[][] seen = new boolean[m][n];
        heap.add(new State(ball[0], ball[1], 0, ""));
        
        while (!heap.isEmpty()) {
            State curr = heap.remove();
            if (seen[curr.row][curr.col]) continue;
            if (curr.row == hole[0] && curr.col == hole[1]) return curr.path;
            seen[curr.row][curr.col] = true;
            
            for (State nextState : getNeighbors(curr.row, curr.col, maze, hole)) {
                heap.add(new State(nextState.row, nextState.col, curr.dist + nextState.dist, curr.path + nextState.path));
            }
        }
        return "impossible";
    }
    
    private List<State> getNeighbors(int row, int col, int[][] maze, int[] hole) {
        List<State> neighbors = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int dy = directions[i][0], dx = directions[i][1], dist = 0, currRow = row, currCol = col;
            String direction = textDirections[i];
            while (valid(currRow + dy, currCol + dx, maze)) {
                currRow += dy; currCol += dx; dist++;
                if (currRow == hole[0] && currCol == hole[1]) break;
            }
            neighbors.add(new State(currRow, currCol, dist, direction));
        }
        return neighbors;
    }
    
    private boolean valid(int row, int col, int[][] maze) {
        return row >= 0 && row < m && col >= 0 && col < n && maze[row][col] == 0;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний