14种模式搞定面试算法编程题（PART I）

面试锦囊之知识整理系列

面试锦囊系列一直有收到大家的反馈，包括后台内推成功的消息、朋友的同事从创业小公司成功跳到huawei等等，非常高兴小破号的这些整理分享能够真正地帮助到大家

好了不废话啦，今天文章的主题就是分享14种解决面试算法编程题的思路（来自educative[1]），经过本人之前笔试面试经验证明确实确实非常非常高频，一定要十分熟悉。对于每一种思路会给出

「基本原理（附图）」
「应用场景」
「Leetcode或剑指offer具体栗子」

enjoy！

1、滑动窗口

滑动窗口模式用于对给定数组或链表的特定窗口大小执行所需操作，例如查找包含所有1的最长子序列。滑动窗口从第一个元素开始，每次向右移动一个元素并根据要解决的问题调整窗口的长度。在某些情况下，窗口的大小保持不变，而在其他情况下，大小会增大或缩小。

应用场景

okay，理解了滑动窗口原理之后，那么什么情况下我们会需要用到它呢？

问题输入是线性数据结构，如链表、数组或字符串
题目要求查找最长/最短的子字符串、子数组或所需的值

举个栗子

来看看实际应用滑动窗口解决的问题

滑动窗口的最大值（剑指offer）[2]
滑动窗口中位数（LEETCODE）[3]
最小覆盖子串（LEETCODE）[4]
K 个不同整数的子数组（LEETCODE）[5]

2、双指针

双指针的基本思想是使用两个指针串联迭代数据结构，知道一个或两个指针达到某个条件停止。在排序数组或链表中搜索元素对时，两个指针通常很有用，例如将数组的每个元素与其他元素进行比较时。

通常我们需要两个指针是因为如果只采用单个指针，必须不断循环数组才能找到答案。这种解决方案虽然确实可行，但是对时间和空间复杂度来说明显是低效的

O(n^{2})

。在许多情况下，使用双指针可以帮助你找到具有更好空间或时间复杂度的解决方案。

应用场景

问题为排序数组或链表，并且需要满足某些约束的一组元素问题
数组中的元素集是一对，三元组，甚至是子数组

举个栗子

N-sum问题（LEETCODE）
无重复字符的最长自创（LEETCODE）[6]
接雨水（LEETCODE）[7]
长度最小的子数组（LEETCODE）[8]

3、快慢指针

也被称为“龟兔算法”，基本思想是使用两个指针以不同的速度在数组或链表中移动。在处理循环链接列表或数组时，此方法非常有用。通过以不同的速度移动（例如，在循环链表中），算法证明两个指针必然会相遇。一旦两个指针都处于循环循环中，快速指针就应该捕获慢速指针。

应用场景

链表或数组循环
用于找中间元素
需要知道某个元素的位置或链表的总长度

举个栗子

环形链表（LEETCODE）[9]
相交链表（LEETCODE）[10]
环形链表入口节点（LEETCODE）[11]

4、合并区间

合并间隔模式是处理重叠间隔的有效技术。在涉及间隔的许多问题中，你可以需要找到重叠间隔或合并间隔（如果它们重叠）。给定两个间隔

和

，可能存在6中不同的间隔交互情况：

应用场景

要求生成仅具有互斥间隔的列表
出现“overlapping intervals”一词

举个栗子

合并区间（LEETCODE）[12]
会议室（LEETCODE）[13]
Range模块（LEETCODE）[14]
区间列表的交集（LEETCODE）[15]

5、树的宽度优先搜索（Tree BFS）

该模式基于广度优先搜索（BFS）技术来遍历树，并使用队列在跳到下一层之前记录下该层的所有节点。使用这种方法可以有效地解决涉及以逐级顺序遍历树的任何问题。Tree BFS模式的基本思想是将根节点push到队列然后不断迭代直到队列为空。对于每次迭代，删除队列头部的节点并“访问”该节点。从队列中删除每个节点后，我们还将其所有子节点push进队列。

应用场景

涉及到层序遍历树

举个栗子

N叉树的层序遍历（LEETCODE）[16]
二叉树的层序遍历（LEETCODE）[17]
二叉树的锯齿形层次遍历[18]

6、树的深度优先搜索（Tree DFS）

树DFS基于深度优先搜索（DFS）技术来遍历树。Tree DFS的基本思想是使用递归（或迭代方法的堆栈）在遍历时跟踪所有先前（父）节点。从树的根开始，如果节点不是叶子，则需要做三件事：

决定是立即处理当前节点（先序遍历），还是在之间处理两个子节点（中序遍历）或处理两个子节点之后（后序遍历）。
为当前节点的两个子节点进行两次递归调用来处理它们。

应用场景

涉及树的先序、中序或者后续遍历问题
如果问题涉及搜索节点离叶子更近的目标

举个栗子

求根到叶子节点数字之和（LEETCODE）[19]
二叉树的最大深度（LEETCODE）[20]
从中序与后序遍历序列构造二叉树（LEETCODE）[21]
路径总和系列（LEETCODE）[22]

7、Subset

大量的编程面试问题涉及处理一组给定元素的排列和组合。Subsets模式描述了一种有效的广度优先搜索（BFS）方法来处理所有这些问题。例如给定一个数组 [1, 5, 3]

首先初始化一个空数组：[[ ]]
将第一个数字(1)添加到所有现有子集，以创建新的子集: [[], [1]]
继续添加[[], [1], [5], [1, 5]]
[[], [1], [5], [1, 5], [3], [1, 3], [5, 3], [1, 5, 3]]

应用场景

需要找到给定集合的组合或排列的问题

举个栗子

子集系列（LEETCODE）[23]
字母大小写全排列（LEETCODE）[24]
列举单词的全部缩写（LEETCODE）[25]
单词子集（LEETCODE）[26]

本文参考资料

[1]

educative: https://hackernoon.com/14-patterns-to-ace-any-coding-interview-question-c5bb3357f6ed

[2]

滑动窗口的最大值（剑指offer）: https://www.nowcoder.com/practice/1624bc35a45c42c0bc17d17fa0cba788?tpId=13&tqId=11217&tPage=4&rp=4&ru=/ta/coding-interviews&qru=/ta/coding-interviews/question-ranking

[3]

滑动窗口中位数（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/sliding-window-median/

[4]

最小覆盖子串（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/minimum-window-substring/

[5]

K 个不同整数的子数组（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/subarrays-with-k-different-integers/

[6]

无重复字符的最长自创（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/

[7]

接雨水（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/trapping-rain-water/

[8]

长度最小的子数组（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/minimum-size-subarray-sum/

[9]

环形链表（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/

[10]

相交链表（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/intersection-of-two-linked-lists/

[11]

环形链表入口节点（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/

[12]

合并区间（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/merge-intervals/

[13]

会议室（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/meeting-rooms-ii/

[14]

Range模块（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/range-module/

[15]

区间列表的交集（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/interval-list-intersections/

[16]

N叉树的层序遍历（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/n-ary-tree-level-order-traversal/

[17]

二叉树的层序遍历（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-level-order-traversal/

[18]

二叉树的锯齿形层次遍历: https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-zigzag-level-order-traversal/

[19]

求根到叶子节点数字之和（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/sum-root-to-leaf-numbers/

[20]

二叉树的最大深度（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/maximum-depth-of-binary-tree/

[21]

从中序与后序遍历序列构造二叉树（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/construct-binary-tree-from-inorder-and-postorder-traversal/

[22]

路径总和系列（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/path-sum/

[23]

子集系列（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/subsets/

[24]

字母大小写全排列（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/letter-case-permutation/

[25]

列举单词的全部缩写（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/generalized-abbreviation/

[26]

单词子集（LEETCODE）: https://leetcode-cn.com/problems/word-subsets/