以下从Java角度解释面试常见的算法和数据结构:字符串,链表,树,图,排序,递归 vs. 迭代,动态规划,位操作,概率问题,排列组合,以及一些需要寻找规律的题目。


1. 字符串和数组

字符串和数组是最常见的面试题目类型,应当分配最大的时间。关于字符串,首先需要注意的是和C++不同,Java字符串不是char数组。没有IDE代码自动补全功能,应该记住下面的这些常用的方法。

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_排序算法


字符串和数组本身很简单,但是相关的题目需要更复杂的算法来解决。比如说动态规划,搜索,等等。


2. 链表

在Java中,链表的实现非常简单,每个节点Node都有一个值val和指向下个节点的链接next。

class Node{
	int val;
	Node next;
	
	Node(int x){
		val=x;
		next=null;
	}
}


链表两个著名的应用是栈Stack和队列Queue。在Java标准库都都有实现,一个是Stack,另一个是LinkedList(Queue是它实现的接口)。



3. 树

这里的树通常是指二叉树,每个节点都包含一个左孩子节点和右孩子节点,像下面这样:

class TreeNode{
	int val;
	TreeNode left;
	TreeNode right;
}




下面是与树相关的一些概念:

二叉搜索树:左结点 <= 中结点 <= 右结点

平衡 vs. 非平衡:平衡二叉树中,每个节点的左右子树的深度相差至多为1(1或0)。

满二叉树(Full Binary Tree):除叶子节点以为的每个节点都有两个孩子。

完美二叉树(Perfect Binary Tree):是具有下列性质的满二叉树:所有的叶子节点都有相同的深度或处在同一层次,且每个父节点都必须有两个孩子。

完全二叉树(Complete Binary Tree):二叉树中,可能除了最后一个,每一层都被完全填满,且所有节点都必须尽可能想左靠。


4. 图

图相关的问题主要集中在深度优先搜索(depth first search)和广度优先搜索(breath first search)。深度优先搜索很简单,广度优先要注意使用queue. 下面是一个简单的用队列Queue实现广度优先搜索。

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_动规dp_02

 



5. 排序

下面是不同排序算法的时间复杂度,你可以去wiki看一下这些算法的基本思想。

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_Java面试 算法讲解_03

* 另外还有BinSort, RadixSort和CountSort 三种比较特殊的排序。


经典题目:Mergesort,Quicksort,InsertionSort.


6. 递归 vs. 迭代

对程序员来说,递归应该是一个与生俱来的思想(a built-in thought),可以通过一个简单的例子来说明。问题:

有n步台阶,一次只能上1步或2步,共有多少种走法。

步骤1:找到走完前n步台阶和前n-1步台阶之间的关系。为了走完n步台阶,只有两种方法:从n-1步台阶爬1步走到或从n-2步台阶处爬2步走到。如果f(n)是爬到第n步台阶的方法数,那么f(n) = f(n-1) + f(n-2)。步骤2: 确保开始条件是正确的。f(0) = 0;f(1) = 1;

public static int f(int n){
	if(n<=2) return n;
	int x=f(n-1)+f(n-2);
	return x;
}



递归方法的时间复杂度是指数级,因为有很多冗余的计算:

f(5)f(4) + f(3)f(3) + f(2) + f(2) + f(1)f(2) + f(1) + f(1) + f(0) + f(1) + f(0) + f(1)f(1) + f(0) + f(1) + f(1) + f(0) + f(1) + f(0) + f(1)

直接的想法是将递归转换为迭代:

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_概率问题_04


这个例子迭代花费的时间更少,你可能复习一个两者的区别Recursion vs Iteration。


7. 动态规划

动态规划是解决下面这些性质类问题的技术:

  • 一个问题可以通过更小子问题的解决方法来解决,或者说问题的最优解包含了其子问题的最优解
  • 有些子问题的解可能需要计算多次
  • 子问题的解存储在一张表格里,这样每个子问题只用计算一次
  • 需要额外的空间以节省时间

爬台阶问题完全符合上面的四条性质,因此可以用动态规划法来解决。

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_概率问题_05



8. 位操作

常用位操作符:

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_面试10大算法_06


用一个题目来理解这些操作 -

public static boolean getBit(int num,int i){
	int result = num & (1<<i);
	
	if(result==0)
		return false;
	else
		return true;
}



例如,获得数字10的第2位:

i=1, n=101<<1= 101010&10=1010 is not 0, so return true;


9. 概率问题

解决概率相关的问题通常需要先分析问题,下面是一个这类问题的简单例子:

一个房间里有50个人,那么至少有两个人生日相同的概率是多少?(忽略闰年的事实,也就是一年365天)

计算某些事情的概率很多时候都可以转换成先计算其相对面。在这个例子里,我们可以计算所有人生日都互不相同的概率,也就是:365/365 * 364/365 * 363/365 * … * (365-49)/365,这样至少两个人生日相同的概率就是1 – 这个值。

Java面试 算法讲解 java常见面试算法_概率问题_07


calculateProbability(50) = 0.97



10. 排列组合

组合和排列的区别在于次序是否关键。

例1:

1、2、3、4、5这5个数字,用java写一个方法,打印出所有不同的排列, 如:51234、41235等。要求:"4"不能在第三位,"3"与"5"不能相连。

例2:

5个香蕉,4个梨子,3个苹果。同一种水果都是一样的,这个些水果排列成不同的组合有多少情况?


11. 其他类型的题目

主要是不能归到上面10大类的。需要寻找规律,然后解决问题的。