C/C++经典面试题二

企业开发 2022-06-02 15:27:11 阅读次数: 0

1、经典面试题：二维数组中的查找

        描述：在一个二维数组中，每一行都从左到右递增的顺序排序，每一列都从上到下递增的顺序排序。请完成一个函数，输入这样的一个二维数组和一个整数，判断数组中是否含有该整数。

        主要考察二维数组在内存中占据连续的空间，可以根据行号和列号计算出相对于数组首地址的偏移量。

#include <cstdio>

bool Find(int* matrix, int rows, int columns, int number)
{
    bool found = false;

    if(matrix != nullptr && rows > 0 && columns > 0)
    {
        int row = 0;
        int column = columns - 1;
        while(row < rows && column >=0)
        {
            if(matrix[row * columns + column] == number)
            {
                found = true;
                break;
            }
            else if(matrix[row * columns + column] > number)
                -- column;
            else
                ++ row;
        }
    }

    return found;
}

// ====================测试代码====================
void Test(char* testName, int* matrix, int rows, int columns, int number, bool expected)
{
    if(testName != nullptr)
        printf("%s begins: ", testName);

    bool result = Find(matrix, rows, columns, number);
    if(result == expected)
        printf("Passed.\n");
    else
        printf("Failed.\n");
}

//  1   2   8   9
//  2   4   9   12
//  4   7   10  13
//  6   8   11  15
// 要查找的数在数组中
void Test1()
{
    int matrix[][4] = {
   
   {1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test("Test1", (int*)matrix, 4, 4, 7, true);
}

//  1   2   8   9
//  2   4   9   12
//  4   7   10  13
//  6   8   11  15
// 要查找的数不在数组中
void Test2()
{
    int matrix[][4] = {
   
   {1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test("Test2", (int*)matrix, 4, 4, 5, false);
}

//  1   2   8   9
//  2   4   9   12
//  4   7   10  13
//  6   8   11  15
// 要查找的数是数组中最小的数字
void Test3()
{
    int matrix[][4] = {
   
   {1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test("Test3", (int*)matrix, 4, 4, 1, true);
}

//  1   2   8   9
//  2   4   9   12
//  4   7   10  13
//  6   8   11  15
// 要查找的数是数组中最大的数字
void Test4()
{
    int matrix[][4] = {
   
   {1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test("Test4", (int*)matrix, 4, 4, 15, true);
}

//  1   2   8   9
//  2   4   9   12
//  4   7   10  13
//  6   8   11  15
// 要查找的数比数组中最小的数字还小
void Test5()
{
    int matrix[][4] = {
   
   {1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test("Test5", (int*)matrix, 4, 4, 0, false);
}

//  1   2   8   9
//  2   4   9   12
//  4   7   10  13
//  6   8   11  15
// 要查找的数比数组中最大的数字还大
void Test6()
{
    int matrix[][4] = {
   
   {1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test("Test6", (int*)matrix, 4, 4, 16, false);
}

// 异常测试，输入空指针
void Test7()
{
    Test("Test7", nullptr, 0, 0, 16, false);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();
    Test4();
    Test5();
    Test6();
    Test7();

    return 0;
}

2、经典面试题：替换空格

        题目：请实现一个函数，把字符串中的每个空格替换成"%20"。例如输入“We are happy.”，则输出“We%20are%20happy.”。

        需要一个效率O(n)的算法效率。

#include <cstdio>
#include <cstring>

/*length 为字符数组str的总容量，大于或等于字符串str的实际长度*/
void ReplaceBlank(char str[], int length)
{
    if(str == nullptr && length <= 0)
        return;

    /*originalLength 为字符串str的实际长度*/
    int originalLength = 0;
    int numberOfBlank = 0;
    int i = 0;
    while(str[i] != '\0')
    {
        ++ originalLength;

        if(str[i] == ' ')
            ++ numberOfBlank;

        ++ i;
    }

    /*newLength 为把空格替换成'%20'之后的长度*/
    int newLength = originalLength + numberOfBlank * 2;
    if(newLength > length)
        return;

    int indexOfOriginal = originalLength;
    int indexOfNew = newLength;
    while(indexOfOriginal >= 0 && indexOfNew > indexOfOriginal)
    {
        if(str[indexOfOriginal] == ' ')
        {
            str[indexOfNew --] = '0';
            str[indexOfNew --] = '2';
            str[indexOfNew --] = '%';
        }
        else
        {
            str[indexOfNew --] = str[indexOfOriginal];
        }

        -- indexOfOriginal;
    }
}

// ====================测试代码====================
void Test(char* testName, char str[], int length, char expected[])
{
    if(testName != nullptr)
        printf("%s begins: ", testName);

    ReplaceBlank(str, length);

    if(expected == nullptr && str == nullptr)
        printf("passed.\n");
    else if(expected == nullptr && str != nullptr)
        printf("failed.\n");
    else if(strcmp(str, expected) == 0)
        printf("passed.\n");
    else
        printf("failed.\n");
}

// 空格在句子中间
void Test1()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = "hello world";
    Test("Test1", str, length, "hello%20world");
}

// 空格在句子开头
void Test2()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = " helloworld";
    Test("Test2", str, length, "%20helloworld");
}

// 空格在句子末尾
void Test3()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = "helloworld ";
    Test("Test3", str, length, "helloworld%20");
}

// 连续有两个空格
void Test4()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = "hello  world";
    Test("Test4", str, length, "hello%20%20world");
}

// 传入nullptr
void Test5()
{
    Test("Test5", nullptr, 0, nullptr);
}

// 传入内容为空的字符串
void Test6()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = "";
    Test("Test6", str, length, "");
}

//传入内容为一个空格的字符串
void Test7()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = " ";
    Test("Test7", str, length, "%20");
}

// 传入的字符串没有空格
void Test8()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = "helloworld";
    Test("Test8", str, length, "helloworld");
}

// 传入的字符串全是空格
void Test9()
{
    const int length = 100;

    char str[length] = "   ";
    Test("Test9", str, length, "%20%20%20");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();
    Test4();
    Test5();
    Test6();
    Test7();
    Test8();
    Test9();

    return 0;
}

3、经典面试题：从尾到头打印链表

        输入一个链表的头结点，从尾到头反过来打印出每个结点的值。可以基于栈或递归实现，不过如果链表太深，递归不是最好的选择。

#include "..\Utilities\List.h"
#include <stack>

void PrintListReversingly_Iteratively(ListNode* pHead)
{
    std::stack<ListNode*> nodes;

    ListNode* pNode = pHead;
    while(pNode != nullptr)
    {
        nodes.push(pNode);
        pNode = pNode->m_pNext;
    }

    while(!nodes.empty())
    {
        pNode = nodes.top();
        printf("%d\t", pNode->m_nValue);
        nodes.pop();
    }
}

void PrintListReversingly_Recursively(ListNode* pHead)
{
    if(pHead != nullptr)
    {
        if (pHead->m_pNext != nullptr)
        {
            PrintListReversingly_Recursively(pHead->m_pNext);
        }
 
        printf("%d\t", pHead->m_nValue);
    }
}

// ====================测试代码====================
void Test(ListNode* pHead)
{
    PrintList(pHead);
    PrintListReversingly_Iteratively(pHead);
    printf("\n");
    PrintListReversingly_Recursively(pHead);
}

// 1->2->3->4->5
void Test1()
{
    printf("\nTest1 begins.\n");

    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);
    ListNode* pNode2 = CreateListNode(2);
    ListNode* pNode3 = CreateListNode(3);
    ListNode* pNode4 = CreateListNode(4);
    ListNode* pNode5 = CreateListNode(5);

    ConnectListNodes(pNode1, pNode2);
    ConnectListNodes(pNode2, pNode3);
    ConnectListNodes(pNode3, pNode4);
    ConnectListNodes(pNode4, pNode5);

    Test(pNode1);

    DestroyList(pNode1);
}

// 只有一个结点的链表: 1
void Test2()
{
    printf("\nTest2 begins.\n");

    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);

    Test(pNode1);

    DestroyList(pNode1);
}

// 空链表
void Test3()
{
    printf("\nTest3 begins.\n");

    Test(nullptr);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();

    return 0;
}

4、经典面试题：重建二叉树

        题目：输入某二叉树的前序遍历和中序遍历的结果，请重建出该二叉树。假设输入的前序遍历和中序遍历的结果中都不含重复的数字。例如输入前序遍历序列{1, 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8}和中序遍历序列{4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6}，则重建出下图所示的二叉树并输出它的头结点。

#include "..\Utilities\BinaryTree.h"
#include <exception>
#include <cstdio>

BinaryTreeNode* ConstructCore(int* startPreorder, int* endPreorder, int* startInorder, int* endInorder);

BinaryTreeNode* Construct(int* preorder, int* inorder, int length)
{
    if(preorder == nullptr || inorder == nullptr || length <= 0)
        return nullptr;

    return ConstructCore(preorder, preorder + length - 1,
        inorder, inorder + length - 1);
}

BinaryTreeNode* ConstructCore
(
    int* startPreorder, int* endPreorder, 
    int* startInorder, int* endInorder
)
{
    // 前序遍历序列的第一个数字是根结点的值
    int rootValue = startPreorder[0];
    BinaryTreeNode* root = new BinaryTreeNode();
    root->m_nValue = rootValue;
    root->m_pLeft = root->m_pRight = nullptr;

    if(startPreorder == endPreorder)
    {
        if(startInorder == endInorder && *startPreorder == *startInorder)
            return root;
        else
            throw std::exception("Invalid input.");
    }

    // 在中序遍历中找到根结点的值
    int* rootInorder = startInorder;
    while(rootInorder <= endInorder && *rootInorder != rootValue)
        ++ rootInorder;

    if(rootInorder == endInorder && *rootInorder != rootValue)
        throw std::exception("Invalid input.");

    int leftLength = rootInorder - startInorder;
    int* leftPreorderEnd = startPreorder + leftLength;
    if(leftLength > 0)
    {
        // 构建左子树
        root->m_pLeft = ConstructCore(startPreorder + 1, leftPreorderEnd, 
            startInorder, rootInorder - 1);
    }
    if(leftLength < endPreorder - startPreorder)
    {
        // 构建右子树
        root->m_pRight = ConstructCore(leftPreorderEnd + 1, endPreorder,
            rootInorder + 1, endInorder);
    }

    return root;
}

// ====================测试代码====================
void Test(char* testName, int* preorder, int* inorder, int length)
{
    if(testName != nullptr)
        printf("%s begins:\n", testName);

    printf("The preorder sequence is: ");
    for(int i = 0; i < length; ++ i)
        printf("%d ", preorder[i]);
    printf("\n");

    printf("The inorder sequence is: ");
    for(int i = 0; i < length; ++ i)
        printf("%d ", inorder[i]);
    printf("\n");

    try
    {
        BinaryTreeNode* root = Construct(preorder, inorder, length);
        PrintTree(root);

        DestroyTree(root);
    }
    catch(std::exception& exception)
    {
        printf("Invalid Input.\n");
    }
}

// 普通二叉树
//              1
//           /     \
//          2       3  
//         /       / \
//        4       5   6
//         \         /
//          7       8
void Test1()
{
    const int length = 8;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 7, 3, 5, 6, 8};
    int inorder[length] = {4, 7, 2, 1, 5, 3, 8, 6};

    Test("Test1", preorder, inorder, length);
}

// 所有结点都没有右子结点
//            1
//           / 
//          2   
//         / 
//        3 
//       /
//      4
//     /
//    5
void Test2()
{
    const int length = 5;
    int preorder[length] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int inorder[length] = {5, 4, 3, 2, 1};

    Test("Test2", preorder, inorder, length);
}

// 所有结点都没有左子结点
//            1
//             \ 
//              2   
//               \ 
//                3 
//                 \
//                  4
//                   \
//                    5
void Test3()
{
    const int length = 5;
    int preorder[length] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int inorder[length] = {1, 2, 3, 4, 5};

    Test("Test3", preorder, inorder, length);
}

// 树中只有一个结点
void Test4()
{
    const int length = 1;
    int preorder[length] = {1};
    int inorder[length] = {1};

    Test("Test4", preorder, inorder, length);
}

// 完全二叉树
//              1
//           /     \
//          2       3  
//         / \     / \
//        4   5   6   7
void Test5()
{
    const int length = 7;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
    int inorder[length] = {4, 2, 5, 1, 6, 3, 7};

    Test("Test5", preorder, inorder, length);
}

// 输入空指针
void Test6()
{
    Test("Test6", nullptr, nullptr, 0);
}

// 输入的两个序列不匹配
void Test7()
{
    const int length = 7;
    int preorder[length] = {1, 2, 4, 5, 3, 6, 7};
    int inorder[length] = {4, 2, 8, 1, 6, 3, 7};

    Test("Test7: for unmatched input", preorder, inorder, length);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();
    Test4();
    Test5();
    Test6();
    Test7();

    return 0;
}

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