Задача: 309. Best Time to Buy and Sell Stock with Cooldown
Сложность: medium

Дан массив prices, где prices[i] — цена данной акции в i-й день.

Найдите максимальную прибыль, которую можно получить. Вы можете совершить любое количество транзакций (т. е. купить и продать одну акцию несколько раз) с следующими ограничениями:

После продажи акции вы не можете покупать акции на следующий день (т. е. необходимо один день подождать).

Пример:

Input: prices = [1]
Output: 0

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализация состояний
Используйте три состояния для отслеживания максимальной прибыли: hold: максимальная прибыль на данный день, если у вас есть акция. sold: максимальная прибыль на данный день, если вы продали акцию. cooldown: максимальная прибыль на данный день, если вы находитесь в периоде ожидания после продажи.

2⃣Обновление состояний
Итерируйте по каждому дню, обновляя состояния: hold: максимальная прибыль, если у вас есть акция на текущий день. sold: максимальная прибыль, если вы продаете акцию на текущий день. cooldown: максимальная прибыль, если вы находитесь в периоде ожидания на текущий день.

3⃣Определение максимальной прибыли
В конце итерации максимальная прибыль будет максимальным значением между состояниями sold и cooldown, так как hold состояние не может быть конечным состоянием для получения максимальной прибыли.

😎 Решение:

public class Solution {
    public int maxProfit(int[] prices) {
        if (prices == null || prices.length == 0) return 0;
        
        int hold = -prices[0];
        int sold = 0;
        int cooldown = 0;
        
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            int newHold = Math.max(hold, cooldown - prices[i]);
            int newSold = hold + prices[i];
            int newCooldown = Math.max(cooldown, sold);
            
            hold = newHold;
            sold = newSold;
            cooldown = newCooldown;
        }
        
        return Math.max(sold, cooldown);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 972. Equal Rational Numbers
Сложность: hard

Даны две строки s и t, каждая из которых представляет собой неотрицательное рациональное число. Вернуть true тогда и только тогда, когда они представляют одно и то же число. Строки могут использовать скобки для обозначения повторяющейся части рационального числа.

Рациональное число может быть представлено с использованием до трех частей: <ЦелаяЧасть>, <НеповторяющаясяЧасть> и <ПовторяющаясяЧасть>. Число будет представлено одним из следующих трех способов:

<ЦелаяЧасть>
Например, 12, 0 и 123.
<ЦелаяЧасть><.><НеповторяющаясяЧасть>
Например, 0.5, 1., 2.12 и 123.0001.
<ЦелаяЧасть><.><НеповторяющаясяЧасть><(><ПовторяющаясяЧасть><)>
Например, 0.1(6), 1.(9), 123.00(1212).
Повторяющаяся часть десятичного разложения обозначается в круглых скобках. Например:

1/6 = 0.16666666... = 0.1(6) = 0.1666(6) = 0.166(66).

Пример:

Input: s = "0.(52)", t = "0.5(25)"
Output: true
Explanation: Because "0.(52)" represents 0.52525252..., and "0.5(25)" represents 0.52525252525..... , the strings represent the same number.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Преобразование дроби. Определите и изолируйте повторяющуюся часть дроби. Преобразуйте строку, представляющую число, в выражение вида S=x/(10^k-1), где x — повторяющаяся часть, а k — её длина.

2⃣Вычисление геометрической суммы. Преобразуйте повторяющуюся часть в сумму вида S=x*(r/(1-r)), где r = 10^(-k). Найдите значение дроби для повторяющейся части, используя формулу геометрической прогрессии.

3⃣Обработка неповторяющейся части. Определите значение неповторяющейся части дроби как обычное число. Объедините результаты для повторяющейся и неповторяющейся частей для получения итогового значения.

😎 Решение:

class Employee {
    public int id;
    public int importance;
    public List<Integer> subordinates;
}

class Solution {
    Map<Integer, Employee> emap;
    
    public int getImportance(List<Employee> employees, int queryid) {
        emap = new HashMap<>();
        for (Employee e : employees) {
            emap.put(e.id, e);
        }
        return dfs(queryid);
    }
    
    public int dfs(int eid) {
        Employee employee = emap.get(eid);
        int ans = employee.importance;
        for (Integer subid : employee.subordinates) {
            ans += dfs(subid);
        }
        return ans;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 499. The Maze III
Сложность: hard

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

Задача: 82. Remove Duplicates from Sorted List II
Сложность: medium

Дана голова отсортированного связного списка. Удалите все узлы, содержащие повторяющиеся числа, оставив только уникальные числа из исходного списка. Верните отсортированный связный список.

Пример:

Input: head = [1,2,3,3,4,4,5]
Output: [1,2,5]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализация "стража" и предшественника:
Создается фиктивный начальный узел sentinel, который указывает на начало связного списка. Это делается для удобства управления указателем на начало списка, особенно если первые несколько узлов могут быть удалены.
Устанавливаем предшественника pred, который будет последним узлом перед потенциально дублирующимися узлами. Изначально предшественником назначается страж.

2⃣Проход по списку с проверкой на дубликаты:
Итерируемся по списку начиная с головы head. На каждом шаге проверяем, есть ли дублирующиеся узлы, сравнивая текущий узел head.val с следующим head.next.val.
Если узлы дублируются, то пропускаем все последующие дубликаты, перемещая указатель head до последнего дублированного узла. После этого предшественник pred соединяется с первым узлом после всех дубликатов pred.next = head.next, тем самым пропуская весь блок дублированных узлов.

3⃣Переход к следующему узлу и возврат результата:
Если текущий узел не имел дубликатов, просто переводим предшественника pred на следующий узел.
Двигаем указатель head на следующий узел в списке.
После завершения цикла возвращаем список, начиная с узла, на который указывает sentinel.next, что позволяет исключить все дублирующиеся узлы и вернуть начало нового списка без дубликатов.

😎 Решение:

class Solution {
    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
        ListNode sentinel = new ListNode(0, head);
        ListNode pred = sentinel;

        while (head != null) {
            if (head.next != null && head.val == head.next.val) {
                while (head.next != null && head.val == head.next.val) {
                    head = head.next;
                }
                pred.next = head.next;
            } else {
                pred = pred.next;
            }
            head = head.next;
        }
        return sentinel.next;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 980. Unique Paths III
Сложность: hard

Вам дан целочисленный массив grid размером m x n, где grid[i][j] может быть:

1, представляющая начальную клетку. Существует ровно одна начальная клетка.
2, представляющая конечную клетку. Существует ровно одна конечная клетка.
0, представляющая пустые клетки, по которым можно ходить.
-1, представляющая препятствия, по которым нельзя ходить.
Верните количество 4-направленных путей от начальной клетки до конечной клетки, которые проходят по каждой непересекаемой клетке ровно один раз.

Пример:

Input: grid = [[1,0,0,0],[0,0,0,0],[0,0,2,-1]]
Output: 2
Explanation: We have the following two paths: 
1. (0,0),(0,1),(0,2),(0,3),(1,3),(1,2),(1,1),(1,0),(2,0),(2,1),(2,2)
2. (0,0),(1,0),(2,0),(2,1),(1,1),(0,1),(0,2),(0,3),(1,3),(1,2),(2,2)

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Как видно, метод обратного отслеживания (backtracking) является методологией для решения определенного типа задач.

2⃣Для задачи обратного отслеживания можно сказать, что существует тысяча реализаций обратного отслеживания на тысячу людей, как будет видно из дальнейшей реализации.

3⃣Здесь мы просто покажем один пример реализации, следуя псевдокоду, показанному в разделе интуиции.

😎 Решение:

class Solution {
    int rows, cols;
    int[][] grid;
    int path_count;

    protected void backtrack(int row, int col, int remain) {
        if (this.grid[row][col] == 2 && remain == 1) {
            this.path_count += 1;
            return;
        }

        int temp = grid[row][col];
        grid[row][col] = -4;
        remain -= 1;

        int[] row_offsets = {0, 0, 1, -1};
        int[] col_offsets = {1, -1, 0, 0};
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            int next_row = row + row_offsets[i];
            int next_col = col + col_offsets[i];

            if (0 > next_row || next_row >= this.rows || 0 > next_col || next_col >= this.cols)
                continue;

            if (grid[next_row][next_col] < 0)
                continue;

            backtrack(next_row, next_col, remain);
        }

        grid[row][col] = temp;
    }

    public int uniquePathsIII(int[][] grid) {
        int non_obstacles = 0, start_row = 0, start_col = 0;

        this.rows = grid.length;
        this.cols = grid[0].length;

        for (int row = 0; row < rows; ++row)
            for (int col = 0; col < cols; ++col) {
                int cell = grid[row][col];
                if (cell >= 0)
                    non_obstacles += 1;
                if (cell == 1) {
                    start_row = row;
                    start_col = col;
                }
            }

        this.path_count = 0;
        this.grid = grid;

        backtrack(start_row, start_col, non_obstacles);

        return this.path_count;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 77. Combinations
Сложность: medium

Даны два целых числа n и k. Верните все возможные комбинации из k чисел, выбранных из диапазона [1, n].

Ответ можно вернуть в любом порядке.

Пример:

Input: n = 4, k = 2
Output: [[1,2],[1,3],[1,4],[2,3],[2,4],[3,4]]
Explanation: There are 4 choose 2 = 6 total combinations.
Note that combinations are unordered, i.e., [1,2] and [2,1] are considered to be the same combination.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализировать массив ответов ans и массив для построения комбинаций curr.

2⃣Создать функцию обратного вызова backtrack, которая принимает curr в качестве аргумента, а также целое число firstNum:
Если длина curr равна k, добавить копию curr в ans и вернуться.
Вычислить available, количество чисел, которые мы можем рассмотреть в текущем узле.
Итерировать num от firstNum до firstNum + available включительно.
Для каждого num, добавить его в curr, вызвать backtrack(curr, num + 1), а затем удалить num из curr.

3⃣Вызвать backtrack с изначально пустым curr и firstNum = 1.
Вернуть ans.

😎 Решение:

class Solution {
    private int n;
    private int k;

    public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
        this.n = n;
        this.k = k;
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        backtrack(new ArrayList<>(), 1, ans);
        return ans;
    }

    public void backtrack(
        List<Integer> curr,
        int firstNum,
        List<List<Integer>> ans
    ) {
        if (curr.size() == k) {
            ans.add(new ArrayList<>(curr));
            return;
        }

        int need = k - curr.size();
        int remain = n - firstNum + 1;
        int available = remain - need;

        for (int num = firstNum; num <= firstNum + available; num++) {
            curr.add(num);
            backtrack(curr, num + 1, ans);
            curr.remove(curr.size() - 1);
        }
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 362. Design Hit Counter
Сложность: medium

Дана матрица размером m x n, где каждая ячейка является либо стеной 'W', либо врагом 'E', либо пустой '0'. Верните максимальное количество врагов, которых можно уничтожить, используя одну бомбу. Вы можете разместить бомбу только в пустой ячейке.

Бомба уничтожает всех врагов в той же строке и столбце от точки установки до тех пор, пока не встретит стену, так как она слишком сильна, чтобы быть разрушенной.

Пример:

Input
["HitCounter", "hit", "hit", "hit", "getHits", "hit", "getHits", "getHits"]
[[], [1], [2], [3], [4], [300], [300], [301]]
Output
[null, null, null, null, 3, null, 4, 3]

Explanation
HitCounter hitCounter = new HitCounter();
hitCounter.hit(1);       // hit at timestamp 1.
hitCounter.hit(2);       // hit at timestamp 2.
hitCounter.hit(3);       // hit at timestamp 3.
hitCounter.getHits(4);   // get hits at timestamp 4, return 3.
hitCounter.hit(300);     // hit at timestamp 300.
hitCounter.getHits(300); // get hits at timestamp 300, return 4.
hitCounter.getHits(301); // get hits at timestamp 301, return 3.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣При вызове метода hit(int timestamp), добавьте временную метку в очередь.

2⃣ При вызове метода getHits(int timestamp), удалите все временные метки из очереди, которые старше 300 секунд от текущей временной метки.

3⃣Верните размер очереди как количество попаданий за последние 5 минут.

😎 Решение:

class HitCounter {
    private Queue<Integer> hits; 

    public HitCounter() {
        this.hits = new LinkedList<Integer>();
    }
    
    public void hit(int timestamp) {
        this.hits.add(timestamp);
    }
    
    public int getHits(int timestamp) {
        while (!this.hits.isEmpty()) {
            int diff = timestamp - this.hits.peek();
            if (diff >= 300) this.hits.remove();
            else break;
        }
        return this.hits.size();
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 311. Sparse Matrix Multiplication
Сложность: medium

Даны две разреженные матрицы mat1 размером m x k и mat2 размером k x n. Верните результат перемножения матриц mat1 x mat2. Вы можете предположить, что умножение всегда возможно.

Пример:

Input: mat1 = [[1,0,0],[-1,0,3]], mat2 = [[7,0,0],[0,0,0],[0,0,1]]
Output: [[7,0,0],[-7,0,3]]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализация результирующей матрицы
Создайте результирующую матрицу result размером m x n, заполненную нулями.

2⃣Хранение ненулевых элементов
Пройдите по каждой строке матрицы mat1 и сохраните индексы и значения ненулевых элементов в хеш-карте mat1_map. Пройдите по каждой колонке матрицы mat2 и сохраните индексы и значения ненулевых элементов в хеш-карте mat2_map.

3⃣Вычисление произведения
Для каждой строки i в mat1 и для каждой колонки j в mat2: Если в mat1_map есть ненулевой элемент в строке i и в mat2_map есть ненулевой элемент в колонке j с одинаковым индексом k, добавьте произведение этих элементов к result[i][j].

😎 Решение:

public class Solution {
    public int[][] multiply(int[][] mat1, int[][] mat2) {
        int n = mat1.length;
        int k = mat1[0].length;
        int m = mat2[0].length;
        
        int[][] ans = new int[n][m];
        
        for (int rowIndex = 0; rowIndex < n; rowIndex++) {
            for (int elementIndex = 0; elementIndex < k; elementIndex++) {
                if (mat1[rowIndex][elementIndex] != 0) {
                    for (int colIndex = 0; colIndex < m; colIndex++) {
                        ans[rowIndex][colIndex] += mat1[rowIndex][elementIndex] * mat2[elementIndex][colIndex];
                    }
                }
            }
        }
        
        return ans;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 282. Expression Add Operators
Сложность: hard

Дана строка num, содержащая только цифры, и целое число target. Верните все возможные варианты вставки бинарных операторов '+', '-', и/или '*' между цифрами строки num так, чтобы результирующее выражение вычислялось в значение target.

Учтите, что операнды в возвращаемых выражениях не должны содержать ведущих нулей.

Пример:

Input: num = "232", target = 8
Output: ["2*3+2","2+3*2"]
Explanation: Both "2*3+2" and "2+3*2" evaluate to 8.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализация и рекурсивный вызов:
Создайте класс Solution с полями для хранения результирующих выражений, строки цифр и целевого значения.
Инициализируйте эти поля в методе addOperators и запустите рекурсивный метод для генерации всех возможных выражений.

2⃣Рекурсивная генерация выражений:
В методе recurse на каждом шаге рассматривайте текущий индекс, предыдущий операнд, текущий операнд и текущее значение выражения.
Обрабатывайте все возможные операторы: без оператора (расширение текущего операнда), сложение, вычитание и умножение. На каждом шаге обновляйте текущее значение и выражение.

3⃣Проверка и запись валидных выражений:
Когда вся строка цифр обработана, проверяйте, соответствует ли итоговое значение целевому значению и нет ли остатков операндов.
Если выражение валидное, записывайте его в список результатов.

😎 Решение:

class Solution {

  public ArrayList<String> answer;
  public String digits;
  public long target;

  public void recurse(
      int index, long previousOperand, long currentOperand, long value, ArrayList<String> ops) {
    String nums = this.digits;

    if (index == nums.length()) {
      if (value == this.target && currentOperand == 0) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        ops.subList(1, ops.size()).forEach(v -> sb.append(v));
        this.answer.add(sb.toString());
      }
      return;
    }

    currentOperand = currentOperand * 10 + Character.getNumericValue(nums.charAt(index));
    String current_val_rep = Long.toString(currentOperand);
    int length = nums.length();

    if (currentOperand > 0) {
      recurse(index + 1, previousOperand, currentOperand, value, ops);
    }

    ops.add("+");
    ops.add(current_val_rep);
    recurse(index + 1, currentOperand, 0, value + currentOperand, ops);
    ops.remove(ops.size() - 1);
    ops.remove(ops.size() - 1);

    if (ops.size() > 0) {
      ops.add("-");
      ops.add(current_val_rep);
      recurse(index + 1, -currentOperand, 0, value - currentOperand, ops);
      ops.remove(ops.size() - 1);
      ops.remove(ops.size() - 1);

      ops.add("*");
      ops.add(current_val_rep);
      recurse(
          index + 1,
          currentOperand * previousOperand,
          0,
          value - previousOperand + (currentOperand * previousOperand),
          ops);
      ops.remove(ops.size() - 1);
      ops.remove(ops.size() - 1);
    }
  }

  public List<String> addOperators(String num, int target) {
    if (num.length() == 0) {
      return new ArrayList<String>();
    }

    this.target = target;
    this.digits = num;
    this.answer = new ArrayList<String>();
    this.recurse(0, 0, 0, 0, new ArrayList<String>());
    return this.answer;
  }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 1361. Validate Binary Tree Nodes
Сложность: easy

У вас есть n узлов бинарного дерева, пронумерованных от 0 до n-1, где узел i имеет двух детей: leftChild[i] и rightChild[i]. Верните true, если и только если все заданные узлы образуют ровно одно допустимое бинарное дерево.

Если у узла i нет левого ребенка, то leftChild[i] будет равен -1, аналогично для правого ребенка.

Обратите внимание, что узлы не имеют значений и мы используем только номера узлов в этой задаче.

Пример:

Input: n = 4, leftChild = [1,-1,3,-1], rightChild = [2,-1,-1,-1]
Output: true

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Проверка количества родителей для каждого узла:
Создайте массив для отслеживания количества родителей для каждого узла. Проходите через leftChild и rightChild, увеличивая счетчик для каждого ребенка. Если какой-либо узел имеет более одного родителя, возвращайте false.

2⃣Поиск корневого узла и проверка на единственное дерево:
Найдите корневой узел (узел с нулевым количеством родителей). Если корневых узлов нет или больше одного, верните false. Используйте BFS или DFS, чтобы проверить, что все узлы достижимы от корня и что нет циклов.

3⃣Проверка на достижение всех узлов:
Проверьте, что количество посещенных узлов равно n. Если нет, верните false. В противном случае, верните true.

😎 Решение:

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Solution {
    public boolean validateBinaryTreeNodes(int n, int[] leftChild, int[] rightChild) {
        int[] parents = new int[n];
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (leftChild[i] != -1) {
                parents[leftChild[i]]++;
                if (parents[leftChild[i]] > 1) {
                    return false;
                }
            }
            if (rightChild[i] != -1) {
                parents[rightChild[i]]++;
                if (parents[rightChild[i]] > 1) {
                    return false;
                }
            }
        }
        
        int root = -1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (parents[i] == 0) {
                if (root == -1) {
                    root = i;
                } else {
                    return false;
                }
            }
        }
        
        if (root == -1) {
            return false;
        }
        
        Set<Integer> visited = new HashSet<>();
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(root);
        
        while (!queue.isEmpty()) {
            int node = queue.poll();
            if (!visited.add(node)) {
                return false;
            }
            if (leftChild[node] != -1) {
                queue.add(leftChild[node]);
            }
            if (rightChild[node] != -1) {
                queue.add(rightChild[node]);
            }
        }
        
        return visited.size() == n;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 380. Insert Delete GetRandom O(1)
Сложность: medium

Реализуйте класс RandomizedSet:

RandomizedSet(): Инициализирует объект RandomizedSet.
bool insert(int val): Вставляет элемент val в множество, если его там нет. Возвращает true, если элемент отсутствовал, и false в противном случае.
bool remove(int val): Удаляет элемент val из множества, если он присутствует. Возвращает true, если элемент присутствовал, и false в противном случае.
int getRandom(): Возвращает случайный элемент из текущего множества элементов (гарантируется, что по крайней мере один элемент существует при вызове этого метода). Каждый элемент должен иметь равную вероятность быть возвращенным.
Вы должны реализовать функции класса таким образом, чтобы каждая функция работала в среднем за O(1) по времени.

Пример:

Input
["RandomizedSet", "insert", "remove", "insert", "getRandom", "remove", "insert", "getRandom"]
[[], [1], [2], [2], [], [1], [2], []]
Output
[null, true, false, true, 2, true, false, 2]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создать словарь для хранения значений и их индексов, а также список для хранения значений.

2⃣Метод insert(val): Проверить наличие значения в словаре. Если отсутствует, добавить значение в список и обновить словарь с новым индексом.
Метод remove(val): Проверить наличие значения в словаре. Если присутствует, заменить удаляемое значение последним элементом списка, обновить его индекс в словаре, удалить последний элемент из списка и удалить значение из словаря.

3⃣Метод getRandom(): Возвращать случайный элемент из списка, используя встроенную функцию генерации случайных чисел.

😎 Решение:

import java.util.*;

public class RandomizedSet {
    private Map<Integer, Integer> dict;
    private List<Integer> list;
    private Random rand;

    public RandomizedSet() {
        dict = new HashMap<>();
        list = new ArrayList<>();
        rand = new Random();
    }

    public boolean insert(int val) {
        if (dict.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        dict.put(val, list.size());
        list.add(val);
        return true;
    }

    public boolean remove(int val) {
        if (!dict.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        int index = dict.get(val);
        int lastElement = list.get(list.size() - 1);
        list.set(index, lastElement);
        dict.put(lastElement, index);
        list.remove(list.size() - 1);
        dict.remove(val);
        return true;
    }

    public int getRandom() {
        return list.get(rand.nextInt(list.size()));
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 302. Smallest Rectangle Enclosing Black Pixels
Сложность: hard

Вам дана бинарная матрица размером m x n, где 0 представляет собой белый пиксель, а 1 представляет собой черный пиксель.
Черные пиксели соединены (то есть существует только одна черная область). Пиксели соединены по горизонтали и вертикали.
Даны два целых числа x и y, которые представляют местоположение одного из черных пикселей. Верните площадь наименьшего (выравненного по осям) прямоугольника, который охватывает все черные пиксели.
Вы должны написать алгоритм со сложностью менее O(mn).

Пример:

Input: image = [["0","0","1","0"],["0","1","1","0"],["0","1","0","0"]], x = 0, y = 2
Output: 6

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализация границ прямоугольника: Инициализируйте переменные left, right, top и bottom. left и top задаются значениями координат (x, y), right и bottom - значениями x + 1 и y + 1 соответственно.

2⃣Обход всех пикселей: Пройдите по всем координатам (x, y) матрицы. Если текущий пиксель является черным (image[x][y] == 1), обновите границы прямоугольника:
left = min(left, x)
right = max(right, x + 1)
top = min(top, y)
bottom = max(bottom, y + 1)

3⃣Вычисление и возврат площади: После завершения обхода матрицы, верните площадь прямоугольника, используя формулу (right - left) * (bottom - top).

😎 Решение:

public class Solution {
    public int minArea(char[][] image, int x, int y) {
        int m = image.length, n = image[0].length;
        int left = searchColumns(image, 0, y, 0, m, true);
        int right = searchColumns(image, y + 1, n, 0, m, false);
        int top = searchRows(image, 0, x, left, right, true);
        int bottom = searchRows(image, x + 1, m, left, right, false);
        return (right - left) * (bottom - top);
    }

    private int searchColumns(char[][] image, int i, int j, int top, int bottom, boolean whiteToBlack) {
        while (i != j) {
            int k = top, mid = (i + j) / 2;
            while (k < bottom && image[k][mid] == '0') ++k;
            if (k < bottom == whiteToBlack)
                j = mid;
            else
                i = mid + 1;
        }
        return i;
    }

    private int searchRows(char[][] image, int i, int j, int left, int right, boolean whiteToBlack) {
        while (i != j) {
            int k = left, mid = (i + j) / 2;
            while (k < right && image[mid][k] == '0') ++k;
            if (k < right == whiteToBlack)
                j = mid;
            else
                i = mid + 1;
        }
        return i;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 741. Cherry Pickup
Сложность: hard

Вам дана сетка n x n, представляющая поле вишен. Каждая клетка - одно из трех возможных целых чисел. 0 означает, что клетка пуста, и вы можете пройти через нее, 1 означает, что клетка содержит вишню, которую вы можете сорвать и пройти через нее, или -1 означает, что клетка содержит шип, который преграждает вам путь. Верните максимальное количество вишен, которое вы можете собрать, следуя следующим правилам: Начиная с позиции (0, 0) и достигая (n - 1, n - 1) путем перемещения вправо или вниз через допустимые клетки пути (клетки со значением 0 или 1).
После достижения (n - 1, n - 1) вернитесь в (0, 0), двигаясь влево или вверх по клеткам с действительными путями. Проходя через клетку пути, содержащую вишню, вы поднимаете ее, и клетка становится пустой клеткой 0. Если между (0, 0) и (n - 1, n - 1) нет действительного пути, то вишни собрать нельзя.

Пример:

Input: grid = [[0,1,-1],[1,0,-1],[1,1,1]]
Output: 5

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Используйте динамическое программирование для подсчета максимального количества вишен, которые можно собрать при движении от (0, 0) до (n - 1, n - 1).

2⃣Примените еще один проход с использованием динамического программирования для движения обратно от (n - 1, n - 1) до (0, 0), чтобы учитывать вишни, собранные на обратном пути.

3⃣Объедините результаты двух проходов, чтобы найти максимальное количество вишен, которые можно собрать.

😎 Решение:

public class Solution {
    public int cherryPickup(int[][] grid) {
        int n = grid.length;
        int[][][] dp = new int[n][n][2 * n - 1];
        for (int[][] layer : dp) {
            for (int[] row : layer) {
                Arrays.fill(row, Integer.MIN_VALUE);
            }
        }
        dp[0][0][0] = grid[0][0];

        for (int k = 1; k < 2 * n - 1; k++) {
            for (int i1 = Math.max(0, k - n + 1); i1 <= Math.min(n - 1, k); i1++) {
                for (int i2 = Math.max(0, k - n + 1); i2 <= Math.min(n - 1, k); i2++) {
                    int j1 = k - i1, j2 = k - i2;
                    if (j1 < n && j2 < n && grid[i1][j1] != -1 && grid[i2][j2] != -1) {
                        int maxCherries = Integer.MIN_VALUE;
                        if (i1 > 0 && i2 > 0) maxCherries = Math.max(maxCherries, dp[i1 - 1][i2 - 1][k - 1]);
                        if (i1 > 0) maxCherries = Math.max(maxCherries, dp[i1 - 1][i2][k - 1]);
                        if (i2 > 0) maxCherries = Math.max(maxCherries, dp[i1][i2 - 1][k - 1]);
                        maxCherries = Math.max(maxCherries, dp[i1][i2][k - 1]);
                        if (maxCherries != Integer.MIN_VALUE) {
                            dp[i1][i2][k] = maxCherries + grid[i1][j1];
                            if (i1 != i2) dp[i1][i2][k] += grid[i2][j2];
                        }
                    }
                }
            }
        }
        
        return Math.max(0, dp[n - 1][n - 1][2 * (n - 1)]);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 437. Path Sum III
Сложность: medium

Дан корень бинарного дерева и целое число targetSum, вернуть количество путей, где сумма значений вдоль пути равна targetSum.

Путь не обязательно должен начинаться или заканчиваться в корне или на листе, но он должен идти вниз (т.е. перемещаться только от родительских узлов к дочерним).

Пример:

Input: root = [10,5,-3,3,2,null,11,3,-2,null,1], targetSum = 8
Output: 3
Explanation: The paths that sum to 8 are shown.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Инициализируем счетчик путей в дереве count = 0 и хеш-таблицу h, где ключ - это префиксная сумма, а значение - сколько раз она встречалась. Выполним рекурсивный обход дерева в порядке preorder: узел -> левый -> правый. Функция preorder(node: TreeNode, curr_sum: int) принимает два аргумента: узел дерева и префиксную сумму перед этим узлом. Чтобы запустить рекурсию, вызовем preorder(root, 0).

2⃣Сначала обновим текущую префиксную сумму, добавив значение текущего узла: curr_sum += node.val. Теперь можно обновить счетчик. Рассмотрим две ситуации. В первой ситуации путь в дереве с целевой суммой начинается с корня. Это означает, что текущая префиксная сумма равна целевой сумме curr_sum == k, поэтому увеличиваем счетчик на 1: count += 1. Во второй ситуации путь с целевой суммой начинается где-то ниже. Это означает, что нужно добавить к счетчику количество раз, когда мы видели префиксную сумму curr_sum - target: count += h[curr_sum - target].

3⃣Логика проста: текущая префиксная сумма - это curr_sum, а несколько элементов назад префиксная сумма была curr_sum - target. Все элементы между ними суммируются до curr_sum - (curr_sum - target) = target. Теперь обновим хеш-таблицу: h[curr_sum] += 1. Проанализируем левое и правое поддеревья: preorder(node.left, curr_sum), preorder(node.right, curr_sum). После обработки текущего поддерева удалим текущую префиксную сумму из хеш-таблицы, чтобы не смешивать параллельные поддеревья: h[curr_sum] -= 1. Когда обход в порядке preorder завершен, счетчик обновлен. Вернем его.

😎 Решение:

class Solution {
    public int pathSum(TreeNode root, int sum) {
        final int[] count = {0};
        final int k = sum;
        Map<Integer, Integer> h = new HashMap<>();
        
        preorder(root, 0, h, count, k);
        
        return count[0];
    }
    
    private void preorder(TreeNode node, int currSum, Map<Integer, Integer> h, int[] count, int k) {
        if (node == null) return;
        
        currSum += node.val;
        
        if (currSum == k) {
            count[0]++;
        }
        
        count[0] += h.getOrDefault(currSum - k, 0);
        
        h.put(currSum, h.getOrDefault(currSum, 0) + 1);
        
        preorder(node.left, currSum, h, count, k);
        preorder(node.right, currSum, h, count, k);
        
        h.put(currSum, h.get(currSum) - 1);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 674. Longest Continuous Increasing Subsequence
Сложность: easy

Дан неотсортированный массив целых чисел nums, верните длину самой длинной непрерывной возрастающей подпоследовательности (т.е. подмассива). Подпоследовательность должна быть строго возрастающей.

Непрерывная возрастающая подпоследовательность определяется двумя индексами l и r (l < r) так, что она имеет вид [nums[l], nums[l + 1], ..., nums[r - 1], nums[r]] и для каждого l <= i < r выполняется nums[i] < nums[i + 1].

Пример:

Input: nums = [1,3,5,4,7]
Output: 3
Explanation: The longest continuous increasing subsequence is [1,3,5] with length 3.
Even though [1,3,5,7] is an increasing subsequence, it is not continuous as elements 5 and 7 are separated by element
4.

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Каждая (непрерывная) возрастающая подпоследовательность не пересекается, и граница каждой такой подпоследовательности возникает, когда nums[i-1] >= nums[i]. В этом случае начинается новая возрастающая подпоследовательность с nums[i], и мы сохраняем такой i в переменной anchor.

2⃣Например, если nums = [7, 8, 9, 1, 2, 3], то anchor начинается с 0 (nums[anchor] = 7) и затем устанавливается на anchor = 3 (nums[anchor] = 1). Независимо от значения anchor, мы записываем кандидата на ответ длиной i - anchor + 1, длина подмассива nums[anchor], nums[anchor+1], ..., nums[i], и наш ответ обновляется соответствующим образом.

3⃣Возвращаем максимальную длину найденной непрерывной возрастающей подпоследовательности.

😎 Решение:

class Solution {
    public int findLengthOfLCIS(int[] nums) {
        int ans = 0, anchor = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; ++i) {
            if (i > 0 && nums[i-1] >= nums[i]) anchor = i;
            ans = Math.max(ans, i - anchor + 1);
        }
        return ans;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 219. Contains Duplicate II
Сложность: easy

Дан массив целых чисел nums и целое число k. Верните true, если в массиве существуют два различных индекса i и j, такие что nums[i] == nums[j] и abs(i - j) <= k.

Пример:

Input: nums = [1,2,3,1,2,3], k = 2
Output: false

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создайте пустое множество set.

2⃣Пройдитесь по массиву nums:
Если текущий элемент уже есть в множестве, верните true.
Добавьте текущий элемент в множество.
Если размер множества больше k, удалите элемент, который был добавлен k шагов назад.

3⃣Если не найдены дублирующиеся элементы на расстоянии k или менее, верните false.

😎 Решение:

public boolean containsNearbyDuplicate(int[] nums, int k) {
    Set<Integer> set = new HashSet<>();
    for (int i = 0; i < nums.length; ++i) {
        if (set.contains(nums[i])) return true;
        set.add(nums[i]);
        if (set.size() > k) {
            set.remove(nums[i - k]);
        }
    }
    return false;
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 1519. Number of Nodes in the Sub-Tree With the Same Label
Сложность: medium

Вам дано дерево (т.е. связный неориентированный граф без циклов), состоящее из n узлов, пронумерованных от 0 до n - 1, и ровно n - 1 ребра. Корнем дерева является узел 0, и каждый узел дерева имеет метку, которая является строчной буквой, указанной в строке labels (т.е. узел с номером i имеет метку labels[i]).

Массив edges дан в форме edges[i] = [ai, bi], что означает, что существует ребро между узлами ai и bi в дереве.

Верните массив размера n, где ans[i] — это количество узлов в поддереве узла i, которые имеют ту же метку, что и узел i.

Поддерево дерева T — это дерево, состоящее из узла в T и всех его дочерних узлов.

Пример:

Input: n = 7, edges = [[0,1],[0,2],[1,4],[1,5],[2,3],[2,6]], labels = "abaedcd"
Output: [2,1,1,1,1,1,1]
Explanation: Node 0 has label 'a' and its sub-tree has node 2 with label 'a' as well, thus the answer is 2. Notice that any node is part of its sub-tree.
Node 1 has a label 'b'. The sub-tree of node 1 contains nodes 1,4 and 5, as nodes 4 and 5 have different labels than node 1, the answer is just 1 (the node itself).

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создайте список смежности, где adj[X] содержит всех соседей узла X.

2⃣Инициализируйте массив ans, хранящий ответ для каждого узла, и заполните его нулями.

3⃣Начните обход в глубину (DFS).

😎 Решение:

class Solution {
    public int[] dfs(int node, int parent, Map<Integer, List<Integer>> adj, char[] labels, int[] ans) {
        int[] nodeCounts = new int[26];
        nodeCounts[labels[node] - 'a'] = 1;

        if (!adj.containsKey(node))
            return nodeCounts;

        for (int child : adj.get(node)) {
            if (child == parent) {
                continue;
            }
            int[] childCounts = dfs(child, node, adj, labels, ans);
            for (int i = 0; i < 26; i++) {
                nodeCounts[i] += childCounts[i];
            }
        }

        ans[node] = nodeCounts[labels[node] - 'a'];
        return nodeCounts;
    }

    public int[] countSubTrees(int n, int[][] edges, String labels) {
        Map<Integer, List<Integer>> adj = new HashMap<>();
        for (int[] edge : edges) {
            int a = edge[0], b = edge[1];
            adj.computeIfAbsent(a, value -> new ArrayList<>()).add(b);
            adj.computeIfAbsent(b, value -> new ArrayList<>()).add(a);
        }

        int[] ans = new int[n];
        char[] label = labels.toCharArray();
        dfs(0, -1, adj, label, ans);
        return ans;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 104. Maximum Depth of Binary Tree
Сложность: easy

Дан корень бинарного дерева, верните его максимальную глубину.

Максимальная глубина бинарного дерева — это количество узлов вдоль самого длинного пути от корневого узла до самого удалённого листового узла.

Пример:

Input: root = [3,9,20,null,null,15,7]
Output: 3

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Можно обойти дерево, используя стратегию поиска в глубину (DFS) или поиска в ширину (BFS).

2⃣Для данной задачи подойдет несколько способов.

3⃣Здесь мы демонстрируем решение, реализованное с использованием стратегии DFS и рекурсии.

😎 Решение:

class Solution {
    public int maxDepth(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        } else {
            int left_height = maxDepth(root.left);
            int right_height = maxDepth(root.right);
            return java.lang.Math.max(left_height, right_height) + 1;
        }
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 98. Validate Binary Search Tree
Сложность: medium

Дан корень бинарного дерева. Определите, является ли это дерево допустимым бинарным деревом поиска (BST).

Допустимое BST определяется следующим образом:

Левое поддерево узла содержит только узлы с ключами, меньшими, чем ключ узла.
Правое поддерево узла содержит только узлы с ключами, большими, чем ключ узла.
Оба поддерева — левое и правое — также должны быть бинарными деревьями поиска.

Пример:

Input: root = [2,1,3]
Output: true

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Давайте воспользуемся порядком узлов при симметричном обходе (inorder traversal):
Левый -> Узел -> Правый. Здесь узлы перечисляются в порядке их посещения, и вы можете следовать последовательности 1-2-3-4-5 для сравнения различных стратегий.
Порядок "Левый -> Узел -> Правый" при симметричном обходе означает, что для BST каждый элемент должен быть меньше следующего.

2⃣Следовательно, алгоритм с временной сложностью O(N) и пространственной сложностью O(N) может быть простым:
Вычислить список симметричного обхода inorder.
Проверить, меньше ли каждый элемент в списке inorder следующего за ним.

3⃣Нужно ли сохранять весь список симметричного обхода?
На самом деле, нет. Достаточно последнего добавленного элемента inorder, чтобы на каждом шаге убедиться, что дерево является BST (или нет). Следовательно, можно объединить оба шага в один и уменьшить используемое пространство.

😎 Решение:

class Solution {
    private Integer prev;

    public boolean isValidBST(TreeNode root) {
        prev = null;
        return inorder(root);
    }

    private boolean inorder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return true;
        }
        if (!inorder(root.left)) {
            return false;
        }
        if (prev != null && root.val <= prev) {
            return false;
        }
        prev = root.val;
        return inorder(root.right);
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 1427. Perform String Shifts
Сложность: easy

Вам дана строка s, содержащая строчные английские буквы, и матрица shift, где shift[i] = [directioni, amounti]:
directioni может быть 0 (для сдвига влево) или 1 (для сдвига вправо).
amounti - это количество, на которое строка s должна быть сдвинута.
Сдвиг влево на 1 означает удаление первого символа строки s и добавление его в конец.
Аналогично, сдвиг вправо на 1 означает удаление последнего символа строки s и добавление его в начало.
Верните итоговую строку после всех операций.

Пример:

Input: s = "abc", shift = [[0,1],[1,2]]
Output: "cab"
Explanation: 
[0,1] means shift to left by 1. "abc" -> "bca"
[1,2] means shift to right by 2. "bca" -> "cab"

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Пройдите по списку сдвигов, суммируя все сдвиги вправо и влево в два отдельных значения.

2⃣Определите, какое из значений больше, и частично компенсируйте его другим. Затем выполните соответствующий сдвиг с оставшимся значением. Если оба значения равны, строка останется неизменной.
3⃣Выполните сдвиг строки на основе вычисленного значения и верните итоговую строку.

😎 Решение:

class Solution {
  public String stringShift(String string, int[][] shift) {
    
    int[] overallShifts = new int[2];
    for (int[] move : shift) {
      overallShifts[move[0]] += move[1];
    }
    int leftShifts = overallShifts[0];
    int rightShifts = overallShifts[1];
      
    int len = string.length();
    if (leftShifts > rightShifts) {
      leftShifts = (leftShifts - rightShifts) % len;
      string = string.substring(leftShifts) + string.substring(0, leftShifts);
    }
    else if (rightShifts > leftShifts) {
      rightShifts = (rightShifts - leftShifts) % len;
      string = string.substring(len - rightShifts) + string.substring(0, len - rightShifts);
    }
    
    return string;
  }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний