C++ 算法练习

C++ 基础算法、数据结构练习，包含 LeetCode 或其它算法练习记录。

此为个人练习仓库，代码中对重要思想进行了注释，会尽量补充解题思路。

每一道题都对应写有测试用例，但可能不够完整。如果您发现错误，欢迎给我留言，谢谢！

安装以下测试环境后，运行yarn start可以自动从LeetCode获取代码函数和用例说明。保存文件后将自动同步到浏览器。

特别说明：题目截图仅为了方便在代码编辑器中直接预览从而优化编码体验，题目以LeetCode官方页面为准，题目著作权及其他权利以LeetCode官方说明为准或属于LeetCode。请大家尊重版权，共同维护良好网络环境。

测试环境

如果你使用VSCode进行开发，那么可以安装CMake Tools、clangd和C++ TestMate以获得更好的单元测试体验。

注意，由于此项目使用LLVM，因此推荐使用与之对应的clangd插件，所以您不应当再安装C/C++插件。

以下是各个平台安装依赖的说明。

MAC

brew install cmake node zlib yarn llvm ninja

echo 'export PATH="/opt/homebrew/opt/llvm/bin:$PATH"' >> ~/.zshrc
echo 'export LDFLAGS="-L/opt/homebrew/opt/llvm/lib"' >> ~/.zshrc
echo 'export CPPFLAGS="-I/opt/homebrew/opt/llvm/include"' >> ~/.zshrc

安装完成后执行yarn安装依赖。

在VSCode的Cmake Tools插件选择active kit为Clang。

Linux

参考https://apt.llvm.org/安装LLVM 16(clang-16)。

以Ubuntu Jammy (22.04) LTS为例，安装LLVM 16：

wget -O - https://apt.llvm.org/llvm-snapshot.gpg.key 2>/dev/null | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository 'deb http://apt.llvm.org/jammy/ llvm-toolchain-jammy-16 main' -y
sudo apt-get update -q
sudo apt-get install -y clang-16 llvm-16 lld-16 libc++-16-dev libc++abi-16-dev clang-tools-16 clang-16-doc wasi-libc llvm-16-doc binutils ninja-build
sudo update-alternatives --config c++
wget https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.23.2/cmake-3.23.2-linux-x86_64.sh
sudo chmod +x cmake-3.23.2-linux-x86_64.sh
sudo ./cmake-3.23.2-linux-x86_64.sh --prefix=/usr

以Kali Rolling(Debian)为例，安装LLVM 16：

wget -O - https://apt.llvm.org/llvm-snapshot.gpg.key 2>/dev/null | sudo apt-key add -
sudo apt-key export AF4F7421|sudo gpg --dearmour -o /etc/apt/trusted.gpg.d/llvm.gpg
sudo bash -c "echo  'deb [arch=amd64 signed-by=/etc/apt/trusted.gpg.d/llvm.gpg] http://apt.llvm.org/unstable/ llvm-toolchain-16 main' >> /etc/apt/sources.list"
sudo apt-get update -y
sudo apt-get install -y clang-16 llvm-16 lld-16 libc++-16-dev libc++abi-16-dev clang-tools-16 clang-16-doc wasi-libc llvm-16-doc binutils ninja-build
sudo update-alternatives --config c++

执行最后一行命令后，提示选择C++编译器，选择clang++。

如果是Kali 2022之前的版本，需要加载对应版本的源，参考https://apt.llvm.org/进行配置。

根据https://nodejs.org/en/download/package-manager/安装Node.js环境。根据安装时的提示安装yarn。

安装完成后执行yarn安装依赖。

在VSCode的Cmake Tools插件选择active kit为Clang。

Windows

执行winget install CMake安装最新版cmake。

执行winget install Node.js安装最新版node。

执行winget install Ninja-build.Ninja安装最新版ninja。

安装LLVM，方法一：

执行winget install --id LLVM.LLVM安装最新版LLVM，并将C:\Program Files\LLVM\bin路径添加到系统Path。

安装LLVM，方法二：

安装 Visual Studio 2022，并在Visual Studio Installer勾选使用C++的桌面开发中的适用于Windows的C++ Clang工具（15.0.1+）。

安装LLVM后，在VSCode的Cmake Tools插件选择active kit版本为Clang，例如：Clang 16.0.1 x86_64-pc-windows-msvc或Clang 15.0.1 (GNU CLI) for MSVC 17.5.33530.505。或者手动执行的时候使用对应版本的llvm clang。

需要特别注意的是，在Windows平台，Microsoft Visual Studio的MSVC标准库和LLVM的Clang标准库之间可能会产生冲突，需要根据具体情况进行调整。

上述安装完成后执行yarn安装依赖。

Windows下中文乱码？

~~需要在 Windows 中设置使用 Unicode UTF-8 提供全球语言支持，请按照以下步骤操作：~~

~~1. 打开“控制面板”。~~ ~~2. 单击“时钟和区域”，然后单击“区域”。~~ ~~3. 在“区域”窗口中，转到“管理”选项卡。~~ ~~4. 单击“更改系统区域设置…”。~~ ~~5. 在新弹出的“区域设置”窗口中，勾选“Beta 版：使用 Unicode UTF-8 提供全球语言支持（可能会影响与某些老应用程序的兼容性）”复选框。~~ ~~6. 点击“确定”保存更改。系统可能需要重启以使更改生效。~~

已解决此问题，无论是否启用使用 Unicode UTF-8 提供全球语言支持，均可展示正确的中文内容。请在测试资源管理器中刷新测试，查看TestMate C++下的测试集，将会展示正确的中文内容。

基础排序算法

排序算法	时间复杂度 (平均)	时间复杂度 (最坏)	时间复杂度 (最好)	原地排序	空间复杂度	稳定性
插入排序	(O(n^2))	(O(n^2))	(O(n))	是	(O(1))	是
冒泡排序	(O(n^2))	(O(n^2))	(O(n))	是	(O(1))	是
选择排序	(O(n^2))	(O(n^2))	(O(n^2))	是	(O(1))	否
快速排序	(O(n \log n))	(O(n^2))	(O(n \log n))	是	(O(\log n))	否
归并排序	(O(n \log n))	(O(n \log n))	(O(n \log n))	否	(O(n))	是
堆排序	(O(n \log n))	(O(n \log n))	(O(n \log n))	是	(O(1))	否

基础数据结构

C++标准库中的数据结构（部分）

C++标准库提供的数据结构实在是太多了，参考C++标准库头文件，仅列举常见的：

通过C++实现的数据结构及其常见操作

算法题

树

字符串中的额外字符 [字典树, 数组, 哈希表, 字符串, 动态规划]
- LeetCode 2707. 字符串中的额外字符 https://leetcode.cn/problems/extra-characters-in-a-string
从二叉搜索树到更大和树 [树, 深度优先搜索, 二叉搜索树, 二叉树]
- LeetCode 1038. 从二叉搜索树到更大和树 https://leetcode.cn/problems/binary-search-tree-to-greater-sum-tree
树节点的第 K 个祖先 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 设计, 二分查找, 动态规划]
- LeetCode 1483. 树节点的第 K 个祖先 https://leetcode.cn/problems/kth-ancestor-of-a-tree-node
删点成林 [树, 深度优先搜索, 数组, 哈希表, 二叉树]
- LeetCode 1110. 删点成林 https://leetcode.cn/problems/delete-nodes-and-return-forest
根到叶路径上的不足节点 [树, 深度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 1080. 根到叶路径上的不足节点 https://leetcode.cn/problems/insufficient-nodes-in-root-to-leaf-paths
二叉搜索子树的最大键值和 [树, 深度优先搜索, 二叉搜索树, 动态规划, 二叉树]
- LeetCode 1373. 二叉搜索子树的最大键值和 https://leetcode.cn/problems/maximum-sum-bst-in-binary-tree
通知所有员工所需的时间 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索]
- LeetCode 1376. 通知所有员工所需的时间 https://leetcode.cn/problems/time-needed-to-inform-all-employees
节点与其祖先之间的最大差值 [树, 深度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 1026. 节点与其祖先之间的最大差值 https://leetcode.cn/problems/maximum-difference-between-node-and-ancestor
驼峰式匹配 [字典树, 双指针, 字符串, 字符串匹配]
- LeetCode 1023. 驼峰式匹配 https://leetcode.cn/problems/camelcase-matching
二叉搜索树的最近公共祖先 [树, 深度优先搜索, 二叉搜索树, 二叉树]
- LeetCode 235. 二叉搜索树的最近公共祖先 https://leetcode.cn/problems/lowest-common-ancestor-of-a-binary-search-tree/
两数之和 IV [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 二叉搜索树, 哈希表, 双指针, 二叉树]
- LeetCode 653. 两数之和 IV https://leetcode.cn/problems/two-sum-iv-input-is-a-bst/
验证二叉搜索树 [树, 深度优先搜索, 二叉搜索树, 二叉树]
- LeetCode 98. 验证二叉搜索树 https://leetcode.cn/problems/validate-binary-search-tree/
二叉搜索树中的插入操作 [树, 二叉搜索树, 二叉树]
- LeetCode 701. 二叉搜索树中的插入操作 https://leetcode.cn/problems/insert-into-a-binary-search-tree/
二叉搜索树中的搜索 [树, 二叉搜索树, 二叉树]
- LeetCode 700. 二叉搜索树中的搜索 https://leetcode.cn/problems/search-in-a-binary-search-tree/
路径总和 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 112. 路径总和 https://leetcode.cn/problems/path-sum/
翻转二叉树 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 226. 翻转二叉树 https://leetcode.cn/problems/invert-binary-tree/
二叉树的最大深度 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 104. 二叉树的最大深度 https://leetcode.cn/problems/maximum-depth-of-binary-tree/
寻找重复的子树 [树, 深度优先搜索, 哈希表, 二叉树]
- LeetCode 652. 寻找重复的子树 https://leetcode.cn/problems/find-duplicate-subtrees
二叉树最大宽度 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 662. 二叉树最大宽度 https://leetcode.cn/problems/maximum-width-of-binary-tree
最大层内元素和 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 二叉树]
- LeetCode 1161. 最大层内元素和 https://leetcode.cn/problems/maximum-level-sum-of-a-binary-tree
完全二叉树插入器 [树, 广度优先搜索, 设计, 二叉树]
- LeetCode 919. 完全二叉树插入器 https://leetcode.cn/problems/complete-binary-tree-inserter
实现一个魔法字典 [设计, 字典树, 哈希表, 字符串]
- LeetCode 676. 实现一个魔法字典 https://leetcode.cn/problems/implement-magic-dictionary
单词替换 [字典树, 数组, 哈希表, 字符串]
- LeetCode 648. 单词替换 https://leetcode.cn/problems/replace-words

链表

在链表中插入最大公约数 [链表, 数学, 数论]
- LeetCode 2807. 在链表中插入最大公约数 https://leetcode.cn/problems/insert-greatest-common-divisors-in-linked-list
从链表中删去总和值为零的连续节点 [哈希表, 链表]
- LeetCode 1171. 从链表中删去总和值为零的连续节点 https://leetcode.cn/problems/remove-zero-sum-consecutive-nodes-from-linked-list
删除链表中的节点 [链表]
- LeetCode 237. 删除链表中的节点 https://leetcode.cn/problems/delete-node-in-a-linked-list/
删除排序链表中的重复元素 [链表]
- LeetCode 83. 删除排序链表中的重复元素 https://leetcode.cn/problems/remove-duplicates-from-sorted-list/
删除排序链表中的重复元素 II [链表, 双指针]
- LeetCode 82. 删除排序链表中的重复元素 II https://leetcode.cn/problems/remove-duplicates-from-sorted-list-ii/
移除链表元素 [递归, 链表]
- LeetCode 203. 移除链表元素 https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/
两两交换链表中的节点 [递归, 链表]
- LeetCode 24. 两两交换链表中的节点 https://leetcode.cn/problems/swap-nodes-in-pairs/

图

重新规划路线 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 图]
- LeetCode 1466. 重新规划路线 https://leetcode.cn/problems/reorder-routes-to-make-all-paths-lead-to-the-city-zero
最小化旅行的价格总和 [树, 深度优先搜索, 图, 数组, 动态规划]
- LeetCode 2646. 最小化旅行的价格总和 https://leetcode.cn/problems/minimize-the-total-price-of-the-trips
到达首都的最少油耗 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 图]
- LeetCode 2477. 到达首都的最少油耗 https://leetcode.cn/problems/minimum-fuel-cost-to-report-to-the-capital
T 秒后青蛙的位置 [树, 深度优先搜索, 广度优先搜索, 图]
- LeetCode 1377. T 秒后青蛙的位置 https://leetcode.cn/problems/frog-position-after-t-seconds/
不邻接植花 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 图]
- LeetCode 1042. 不邻接植花 https://leetcode.cn/problems/flower-planting-with-no-adjacent
找到小镇的法官 [图, 数组, 哈希表]
- LeetCode 997. 找到小镇的法官 https://leetcode.cn/problems/find-the-town-judge

排序

拿出最少数目的魔法豆 [数组, 前缀和, 排序]
- LeetCode 2171. 拿出最少数目的魔法豆 https://leetcode.cn/problems/removing-minimum-number-of-magic-beans
购买两块巧克力 [数组, 排序]
- LeetCode 2706. 购买两块巧克力 https://leetcode.cn/problems/buy-two-chocolates
下一个更大元素 IV [栈, 数组, 二分查找, 排序, 单调栈, 堆（优先队列）]
- LeetCode 2454. 下一个更大元素 IV https://leetcode.cn/problems/next-greater-element-iv
出租车的最大盈利 [数组, 二分查找, 动态规划, 排序]
- LeetCode 2008. 出租车的最大盈利 https://leetcode.cn/problems/maximum-earnings-from-taxi
拼车 [数组, 前缀和, 排序, 模拟, 堆（优先队列）]
- LeetCode 1094. 拼车 https://leetcode.cn/problems/car-pooling
可被三整除的最大和 [贪心, 数组, 动态规划, 排序]
- LeetCode 1262. 可被三整除的最大和 https://leetcode.cn/problems/greatest-sum-divisible-by-three
比较字符串最小字母出现频次 [数组, 哈希表, 字符串, 二分查找, 排序]
- LeetCode 1170. 比较字符串最小字母出现频次 https://leetcode.cn/problems/compare-strings-by-frequency-of-the-smallest-character
老鼠和奶酪 [贪心, 数组, 排序, 堆（优先队列）]
- LeetCode 2611. 老鼠和奶酪 https://leetcode.cn/problems/mice-and-cheese
不同的平均值数目 [数组, 哈希表, 双指针, 排序]
- LeetCode 2465. 不同的平均值数目 https://leetcode.cn/problems/number-of-distinct-averages
礼盒的最大甜蜜度 [数组, 二分查找, 排序]
- LeetCode 2517. 礼盒的最大甜蜜度 https://leetcode.cn/problems/maximum-tastiness-of-candy-basket
受标签影响的最大值 [贪心, 数组, 哈希表, 计数, 排序]
- LeetCode 1090. 受标签影响的最大值 https://leetcode.cn/problems/largest-values-from-labels
距离相等的条形码 [贪心, 数组, 哈希表, 计数, 排序, 堆（优先队列）]
- LeetCode 1054. 距离相等的条形码 https://leetcode.cn/problems/distant-barcodes
与对应负数同时存在的最大正整数 [数组, 哈希表, 双指针, 排序]
- LeetCode 2441. 与对应负数同时存在的最大正整数 https://leetcode.cn/problems/largest-positive-integer-that-exists-with-its-negative
按身高排序 [数组, 哈希表, 字符串, 排序]
- LeetCode 2418. 按身高排序 https://leetcode.cn/problems/sort-the-people
使数组严格递增 [数组, 二分查找, 动态规划, 排序]
- LeetCode 1187. 使数组严格递增 https://leetcode.cn/problems/make-array-strictly-increasing
移动石子直到连续 II [数组, 数学, 双指针, 排序]
- LeetCode 1040. 移动石子直到连续 II https://leetcode.cn/problems/moving-stones-until-consecutive-ii
两点之间不包含任何点的最宽垂直区域 [数组, 排序]
- LeetCode 1637. 两点之间不包含任何点的最宽垂直区域 https://leetcode.cn/problems/widest-vertical-area-between-two-points-containing-no-points
合并两个有序链表 [递归, 链表]
- LeetCode 21. 合并两个有序链表 https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/

其它

自由之路 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 字符串, 动态规划]
- LeetCode 514. 自由之路 https://leetcode.cn/problems/freedom-trail
构造有效字符串的最少插入数 [Stack, Greedy, String, Dynamic Programming]
- LeetCode 2645. 构造有效字符串的最少插入数 https://leetcode.cn/problems/minimum-additions-to-make-valid-string
最小体力消耗路径 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 并查集, 数组, 二分查找, 矩阵, 堆（优先队列）]
- LeetCode 1631. 最小体力消耗路径 https://leetcode.cn/problems/path-with-minimum-effort
爬楼梯 [记忆化搜索, 数学, 动态规划]
- LeetCode 70. 爬楼梯 https://leetcode.cn/problems/climbing-stairs
水域大小 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 并查集, 数组, 矩阵]
- LeetCode 面试题 16.19. 水域大小 https://leetcode.cn/problems/pond-sizes-lcci
黑白翻转棋 [广度优先搜索, 数组, 矩阵]
- LeetCode LCP 41. 黑白翻转棋 https://leetcode.cn/problems/fHi6rV
统计封闭岛屿的数目 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 并查集, 数组, 矩阵]
- LeetCode 1254. 统计封闭岛屿的数目 https://leetcode.cn/problems/number-of-closed-islands
铺瓷砖 [动态规划, 回溯]
- LeetCode 1240. 铺瓷砖 https://leetcode.cn/problems/tiling-a-rectangle-with-the-fewest-squares
单字符重复子串的最大长度 [哈希表, 字符串, 滑动窗口]
- LeetCode 1156. 单字符重复子串的最大长度 https://leetcode.cn/problems/swap-for-longest-repeated-character-substring
二进制矩阵中的最短路径 [广度优先搜索, 数组, 矩阵]
- LeetCode 1091. 二进制矩阵中的最短路径 https://leetcode.cn/problems/shortest-path-in-binary-matrix/
活字印刷 [哈希表, 字符串, 回溯, 计数]
- LeetCode 1079. 活字印刷 https://leetcode.cn/problems/letter-tile-possibilities
可被 K 整除的最小整数 [哈希表, 数学]
- LeetCode 1015. 可被 K 整除的最小整数 https://leetcode.cn/problems/smallest-integer-divisible-by-k
推箱子 [广度优先搜索, 数组, 矩阵, 堆（优先队列）]
- LeetCode 1263. 推箱子 https://leetcode.cn/problems/minimum-moves-to-move-a-box-to-their-target-location
强整数 [哈希表, 数学]
- LeetCode 970. 强整数 https://leetcode.cn/problems/powerful-integers
删除字符使频率相同 [哈希表, 字符串, 计数]
- LeetCode 2423. 删除字符使频率相同 https://leetcode.cn/problems/remove-letter-to-equalize-frequency
第一个出现两次的字母 [哈希表, 字符串, 计数]
- LeetCode 2351. 第一个出现两次的字母 https://leetcode.cn/problems/first-letter-to-appear-twice
赎金信 [哈希表, 字符串, 计数]
- LeetCode 383. 赎金信 https://leetcode.cn/problems/ransom-note/
最大人工岛 [深度优先搜索, 广度优先搜索, 并查集, 数组, 矩阵]
- LeetCode 827. 最大人工岛 https://leetcode.cn/problems/making-a-large-island
分数加减运算 [数学, 字符串, 模拟]
- LeetCode 592. 分数加减运算 https://leetcode.cn/problems/fraction-addition-and-subtraction
最大交换 [贪心, 数学]
- LeetCode 670. 最大交换 https://leetcode.cn/problems/maximum-swap/
字符串相加 [数学, 字符串, 模拟]
- LeetCode 415. 字符串相加 https://leetcode.cn/problems/add-strings/
旋转数字 [数学, 动态规划]
- LeetCode 788. 旋转数字 https://leetcode.cn/problems/rotated-digits
统计字典序元音字符串的数目 [数学, 动态规划, 组合数学]
- LeetCode 1641. 统计字典序元音字符串的数目 https://leetcode.cn/problems/count-sorted-vowel-strings
公因子的数目 [数学, 枚举, 数论]
- LeetCode 2427. 公因子的数目 https://leetcode.cn/problems/number-of-common-factors
负二进制转换 [数学]
- LeetCode 1017. 负二进制转换 https://leetcode.cn/problems/convert-to-base-2
最小的必要团队 [位运算, 数组, 动态规划, 状态压缩]
- LeetCode 1125. 最小的必要团队 https://leetcode.cn/problems/smallest-sufficient-team
困于环中的机器人 [数学, 字符串, 模拟]
- LeetCode 1041. 困于环中的机器人 https://leetcode.cn/problems/robot-bounded-in-circle
统计共同度过的日子数 [数学, 字符串]
- LeetCode 2409. 统计共同度过的日子数 https://leetcode.cn/problems/count-days-spent-together
最小偶倍数 [数学, 数论]
- LeetCode 2413. 最小偶倍数 https://leetcode.cn/problems/smallest-even-multiple
分割圆的最少切割次数 [几何, 数学]
- LeetCode 2481. 分割圆的最少切割次数 https://leetcode.cn/problems/minimum-cuts-to-divide-a-circle
构建回文串检测 [位运算, 数组, 哈希表, 字符串, 前缀和]
- LeetCode 1177. 构建回文串检测 https://leetcode.cn/problems/can-make-palindrome-from-substring
连通两组点的最小成本 [位运算, 数组, 动态规划, 状态压缩, 矩阵]
- LeetCode 1595. 连通两组点的最小成本 https://leetcode.cn/problems/minimum-cost-to-connect-two-groups-of-points
最大化网格幸福感 [位运算, 记忆化搜索, 动态规划, 状态压缩]
- LeetCode 1659. 最大化网格幸福感 https://leetcode.cn/problems/maximize-grid-happiness
圆和矩形是否有重叠 [几何, 数学]
- LeetCode 1401. 圆和矩形是否有重叠 https://leetcode.cn/problems/circle-and-rectangle-overlapping
找出中枢整数 [数学, 前缀和]
- LeetCode 2485. 找出中枢整数 https://leetcode.cn/problems/find-the-pivot-integer
下一个更大的数值平衡数 [数学, 回溯, 枚举]
- LeetCode 2048. 下一个更大的数值平衡数 https://leetcode.cn/problems/next-greater-numerically-balanced-number
不浪费原料的汉堡制作方案 [数学]
- LeetCode 1276. 不浪费原料的汉堡制作方案 https://leetcode.cn/problems/number-of-burgers-with-no-waste-of-ingredients
参加考试的最大学生数 [位运算, 数组, 动态规划, 状态压缩, 矩阵]
- LeetCode 1349. 参加考试的最大学生数 https://leetcode.cn/problems/maximum-students-taking-exam
一周中的第几天 [数学]
- LeetCode 1185. 一周中的第几天 https://leetcode.cn/problems/day-of-the-week
被列覆盖的最多行数 [位运算, 数组, 回溯, 枚举, 矩阵]
- LeetCode 2397. 被列覆盖的最多行数 https://leetcode.cn/problems/maximum-rows-covered-by-columns
统计整数数目 [数学, 字符串, 动态规划]
- LeetCode 2719. 统计整数数目 https://leetcode.cn/problems/count-of-integers

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