程序员代码面试指南:IT名企算法与数据结构题目最优解(第2版)

如何在IT名企的面试中脱颖而出、一举成名？这本书就是你应该拥有的“神兵利器”。“刷”完本书，你就是“题王”！

对于每一个程序员来说，提升算法和数据结构等方面的能力至关重要。无数码农和编程爱好者“深陷”题海之中，无论你是为了代码面试、提升能力而不情愿地刷题，还是爱好所致沉迷于此，这都是你值得拥有的案头书。

这里有你在别处找不到的至优解分析，有高频出现在IT名气代码面试中的真题，有让人拍案惊叹巧妙的题目解法，也有让你工作中的编程难题迎刃而解的启发……

第2版说明：

1．修改了第1版部分题目的解释，并增加了更多示例。

2．增加了很多新出现的流行面试题，删掉了已经过时的低频面试题。

3．针对解题套路与算法原型做了结构化的调整和总结。

《程序员代码面试指南（第2版）》是一本程序员代码面试宝典！书中对IT名企代码面试各类题目的至优解进行了总结，并提供了相关代码实现。针对当前程序员面试缺乏题目汇总这一痛点，本书选取将近200道真实出现过的经典代码面试题，帮助广大程序员做充分的面试准备。“刷”完本书后，你就是“题王”！

《程序员代码面试指南（第2版）》采用“题目+解答”的方式组织内容，并把面试题类型相近或者解法相近的题目尽量放在一起，读者在学习本书时很容易看出面试题解法之间的联系，使知识的学习避免碎片化。本书将所有的面试题从难到易依次分为“将”“校”“尉”“士”四个档次，方便读者有针对性地选择“刷”题。本书收录的所有面试题都给出了至优解讲解和代码实现，并且提供了一些普通解法和至优解法的运行时间对比，让读者真切地感受到至优解的魅力！

《程序员代码面试指南：（第2版）》中的题目全面且经典，更重要的是，书中收录了大量新题目和至优解分析，这些内容源自笔者多年来“死磕自己”的深入思考。

程序员们做好准备在IT名企的面试中脱颖而出、一举成名了吗？《程序员代码面试指南（第2版）》就是你应该拥有的“神兵利器”。当然，对需要提升算法和数据结构等方面能力的程序员而言，《程序员代码面试指南（第2版）》的价值也是显而易见的。

左程云，本科和硕士先后就读于华中科技大学和芝加哥大学，在多家国内外优秀互联网公司工作多年。自2010年起专注刷题至今，从2015年开始利用业余时间在牛客网平台针对代码面试与算法开始教学工作。

【精彩书评】

这本书不仅可以作为代码面试指南，还可以作为学生与程序员的辅助练习。作者刷题多年，悉数总结沉淀在这本书里。跟着他的引导，从头到尾逐一攻克必有收获。

——叶向宇 牛客网CEO

对于工程师而言，算法既是基础能力，也是进阶突破的必备能力。本书内容深入浅出，不仅涉及算法知识本身，更能让读者解决问题的思维升级。不论是面试准备，还是日常学习，本书都可以成为你进入算法世界的至优选择。

——叶玎玎 GrowingIO CTO

相比在网上泛泛地刷题，这本书更强调至优解和举一反三的能力。对算法原型的介绍也能帮助程序员更高效地准备面试与提升自己，以及在不断变化的题目中迅速找到思路。

——鞠林 阿里巴巴达摩院人工智能实验室技术专家

大部头的经典书人人都买得起，但是却没几个人看得进去。而在本书中，作者通过自己对常见算法知识的理解，精心选择了一道道真实的高频面试题，循序渐进地提升题目难度，辅以翔实的解题思路，让读者真正学得到内容，并学得下去。

——徐云钊@imToken 全栈工程师 & 区块链技术开发

此书不仅对准备面试而刷题的人有帮助，还针对算法流程的优化技巧做了多维度的详尽阐述，在我数据处理的工作中甚至将其作为一本算法优化的Cookbook来读。另外，在与左老师共事期间，我发现他很多优秀的算法设计也源自撰写此书期间对基础算法的积累和沉淀。所以，同样推荐给已经通过面试的各位职场人。

——Roy Yang GrowingIO前端负责人

程云总是能清晰敏锐地点出算法题的关键思路并给出优雅的实现，让人醍醐灌顶。这本书凝聚了他多年的思考与沉淀，相信能成为程序员的良好指导，使其找到化繁为简、领悟解题的要诀。此书能助你斩获心仪的Offer。

——刘耀东 今日头条高级工程师

本书涵盖了互联网公司面试时的绝大多数算法题型，不仅是求职的好帮手，而且对实际的工作也很有指导意义。作者对题目的讲解鞭辟入里，读起来让人耳目一新，不由得感概原来算法题要这样做！

——付强 高级研发工程师

求职或跳槽刷题人的优选工具用书！作者借助丰富的工作经验和对算法的深刻理解，通过精辟的示例，把代码面试题目至优解解释得简明和“平易近人”。

——杨猛 高级工程师

【目录】

第1章 栈和队列

└ 设计一个有getMin功能的栈

└ 由两个栈组成的队列

└ 如何仅用递归函数和栈操作逆序一个栈

└ 猫狗队列

└ 用一个栈实现另一个栈的排序

└ 用栈来求解汉诺塔问题

└ 生成窗口最大值数组

└ 单调栈结构

└ 求最大子矩阵的大小

└ 最大值减去最小值小于或等于num的子数组数量

第2章 链表问题

└ 可见的山峰对数量

└ 打印两个有序链表的公共部分

└ 在单链表和双链表中删除倒数第K个节点

└ 删除链表的中间节点和a/b处的节点

└ 反转单向和双向链表

└ 反转部分单向链表

└ 环形单链表的约瑟夫问题

└ 判断一个链表是否为回文结构

└ 将单向链表按某值划分成左边小、中间相等、右边大的形式

└ 复制含有随机指针节点的链表

└ 两个单链表生成相加链表

└ 两个单链表相交的一系列问题

└ 将单链表的每K个节点之间逆序

└ 删除无序单链表中值重复出现的节点

└ 在单链表中删除指定值的节点

└ 将搜索二叉树转换成双向链表

└ 单链表的选择排序

└ 一种怪异的节点删除方式

└ 向有序的环形单链表中插入新节点

└ 合并两个有序的单链表

└ 按照左右半区的方式重新组合单链表

第3章 二叉树问题

└ 分别用递归和非递归方式实现二叉树先序、中序和后序遍历

└ 打印二叉树的边界节点

└ 如何较为直观地打印二叉树

└ 二叉树的序列化和反序列化

└ 遍历二叉树的神级方法

└ 在二叉树中找到累加和为指定值的最长路径长度

└ 找到二叉树中的最大搜索二叉子树

└ 找到二叉树中符合搜索二叉树条件的最大拓扑结构

└ 二叉树的按层打印与ZigZag打印

└ 调整搜索二叉树中两个错误的节点

└ 判断t1树是否包含t2树全部的拓扑结构

└ 判断t1树中是否有与t2树拓扑结构完全相同的子树

└ 判断二叉树是否为平衡二叉树

└ 根据后序数组重建搜索二叉树

└ 判断一棵二叉树是否为搜索二叉树和完全二叉树

└ 通过有序数组生成平衡搜索二叉树

└ 在二叉树中找到一个节点的后继节点

└ 在二叉树中找到两个节点的最近公共祖先

└ Tarjan算法与并查集解决二叉树节点间最近公共祖先的批量查询问题

└ 二叉树节点间的最大距离问题

└ 派对的最大快乐值

└ 通过先序和中序数组生成后序数组

└ 统计和生成所有不同的二叉树

└ 统计完全二叉树的节点数

第4章 递归和动态规划

└ 斐波那契数列问题的递归和动态规划

└ 矩阵的最小路径和

└ 换钱的最少货币数

└ 机器人达到指定位置方法数

└ 换钱的方法数

└ 打气球的最大分数

└ 最长递增子序列

└ 信封嵌套问题

└ 汉诺塔问题

└ 最长公共子序列问题

└ 最长公共子串问题

└ 子数组异或和为0的最多划分

└ 最小编辑代价

└ 字符串的交错组成

└ 龙与地下城游戏问题

└ 数字字符串转换为字母组合的种数

└ 表达式得到期望结果的组成种数

└ 排成一条线的纸牌博弈问题

└ 跳跃游戏

└ 数组中的最长连续序列

└ N皇后问题

第5章 字符串问题

└ 判断两个字符串是否互为变形词

└ 判断两个字符串是否互为旋转词

└ 将整数字符串转成整数值

└ 字符串的统计字符串

└ 判断字符数组中是否所有的字符都只出现过一次

└ 在有序但含有空的数组中查找字符串

└ 字符串的调整与替换

└ 翻转字符串

└ 完美洗牌问题

└ 删除多余字符得到字典序最小的字符串

└ 数组中两个字符串的最小距离

└ 字符串的转换路径问题

└ 添加最少字符使字符串整体都是回文字符串

└ 括号字符串的有效性和最长有效长度

└ 公式字符串求值

└ 0左边必有1的二进制字符串数量

└ 拼接所有字符串产生字典顺序最小的大写字符串

└ 找到字符串的最长无重复字符子串

└ 找到指定的新类型字符

└ 旋变字符串问题

└ 最小包含子串的长度

└ 回文最少分割数

└ 字符串匹配问题

└ 字典树（前缀树）的实现

└ 子数组的最大异或和

第6章 大数据和空间限制

└ 认识布隆过滤器

└ 只用2GB内存在20亿个整数中找到出现次数最多的数

└ 40亿个非负整数中找到未出现的数

└ 找到100亿个URL中重复的URL及搜索词汇的Top K问题

└ 40亿个非负整数中找到出现两次的数和所有数的中位数

└ 一致性哈希算法的基本原理

└ 岛问题

第7章 位运算

└ 不用额外变量交换两个整数的值

└ 不用做任何比较判断找出两个数中较大的数

└ 只用位运算不用算术运算实现整数的加减乘除运算

└ 整数的二进制数表达中有多少个1

└ 在其他数都出现偶数次的数组中找到出现奇数次的数

└ 在其他数都出现k次的数组中找到只出现一次的数

└ 第8章 数组和矩阵问题

└ 转圈打印矩阵

└ 将正方形矩阵顺时针转动90°

└ “之”字形打印矩阵

└ 找到无序数组中最小的k个数

└ 需要排序的最短子数组长度

└ 在数组中找到出现次数大于N/K的数

└ 在行列都排好序的矩阵中找指定数

└ 最长的可整合子数组的长度

└ 不重复打印排序数组中相加和为给定值的所有二元组和三元组

└ 未排序正数数组中累加和为给定值的最长子数组长度

└ 未排序数组中累加和为给定值的最长子数组系列问题

└ 未排序数组中累加和小于或等于给定值的最长子数组长度

└ 计算数组的小和

└ 自然数数组的排序

└ 奇数下标都是奇数或者偶数下标都是偶数

└ 子数组的最大累加和问题

└ 子矩阵的最大累加和问题

└ 在数组中找到一个局部最小的位置

└ 数组中子数组的最大累乘积

└ 打印N个数组整体最大的Top K

└ 边界都是1的最大正方形大小

└ 不包含本位置值的累乘数组

└ 数组的partition调整

└ 求最短通路值

└ 数组中未出现的最小正整数

└ 数组排序之后相邻数的最大差值

└ 做项目的最大收益问题

└ 分金条的最小花费

└ 大楼轮廓问题

└ 加油站良好出发点问题

└ 容器盛水问题

第9章 其他题目

└ 从5随机到7随机及其扩展

└ 一行代码求两个数的最大公约数

└ 有关阶乘的两个问题

└ 判断一个点是否在矩形内部

└ 判断一个点是否在三角形内部

└ 折纸问题

└ 能否完美地拼成矩形

└ 蓄水池算法

└ 设计有setAll功能的哈希表

└ 最大的leftMax与rightMax之差的绝对值

└ 设计LRU缓存结构

└ LFU缓存结构设计

└ 设计RandomPool结构

└ 并查集的实现

└ 调整[0,x)区间上的数出现的概率

└ 路径数组变为统计数组

└ 正数数组的最小不可组成和

└ 累加出整个范围所有的数最少还需几个数

└ 一种字符串和数字的对应关系

└ 1到n中1出现的次数

└ 从N个数中等概率打印M个数

└ 判断一个数是否是回文数

└ 在有序旋转数组中找到最小值

└ 在有序旋转数组中找到一个数

└ 数字的英文表达和中文表达

└ 分糖果问题

└ 一种消息接收并打印的结构设计

└ 随时找到数据流的中位数

└ 在两个长度相等的排序数组中找到上中位数

└ 在两个排序数组中找到第k小的数

└ 两个有序数组间相加和的Top k问题

└ 出现次数的Top k问题

└ Manacher算法

└ KMP算法

└ 丢棋子问题

└ 画匠问题

└ 邮局选址问题

自序
我能出书挺意外的。
虽然我早就知道想进入那些大公司要靠“刷”代码面试题来练习编写代码的能力，可是在6年前的某一天，我突然有了心情去看代码面试题长什么样子，于是收集了代码面试的题目。了解得越深入，我就越有一种恐慌的感觉，因为感觉自己什么都不太在行，对一个归并排序（Merge sort）写出完整的代码都感觉挺费劲的，面对这个冯·诺依曼发明的排序算法，我真的有底气说自己是计算机专业的学生吗？这种打击并没有持续太久，因为爱耍小聪明的人总会特别自信。我决定开始认真面对“刷”题这件事，但那时我根本不知道我即将面对什么，更不会有写书的念头。
我把课余时间利用起来，心想：不就是“刷”题吗？别人能写出来，咱也能写出来。起初的心态是我不服，我就想告诉自己能行。过程虐心是肯定的，经常半夜因为看到一个复杂度特别低的算法自己真的不能理解而沮丧地睡不着觉。当时觉得找不到资料能彻底让我明白，书上讲得太粗浅，网上讲的太散乱，代码写得看不懂。起初我“刷”题的时候无数次地想放弃，因为觉得这些都是什么玩意儿！我为什么放着好好的日子不过，去找这种罪受？可是我又不甘心，虽然我不懂很多解法，但是我觉得它们真的很有意思。
我将能买到的所有相关书籍上的所有题目全都研究了一遍，无论是中文的还是英文的，我都硬着头皮“啃”。写完每道题后，我都和书上的方法进行反复对比。“啃”完了五六本书之后，距离我刚开始“刷”题已经过去16个月了。写书？别逗了，才刚看完。
“年轻人总会找借口说这个东西不是我感兴趣的，所以做不好是应该的。但他们没有注意的是，你面对的事情中感兴趣的事情总是少数，这就使得大多数时候你做事情的态度总是很懈怠、很消极，这使你变成了一个懈怠的人。当你真正面对自己感兴趣的东西时，你发现你已经攥不紧拳头了。”时常想起本科时的毕业设计指导老师——高鹏义老师说的这段话。说得对！对一个东西，如果你没有透彻研究过，就不要轻易说它不精彩。这不是博爱，而是对自己认真。
“刷”题代码达到4万行的时候，我基本上成了国内外所有热门“刷”题网站的日常用户，此时我确认了一件事情，今天的代码面试指导真的处在一个很初级的阶段，这种不健全是全方面的。
例如：
经常看到一篇文章前后的语境是割裂的，作者经常根据之前的一个优良解法提出更好的优化方式，但整篇文章都不提及之前的解法是什么。这就导致初学者根本无法看懂。
几乎所有的书籍都忽略例子带来的引导作用，甚至还有不少书籍在阐述一个解法的时候只写伪代码，这就使得读者在看懂意思和自己真正能写出代码之间其实还有很多的路要走。
代码面试题目的特点是“多”“杂”“难”，从着手开始学习到最终达到自己想要的效果之间，自己对自己的评估根本无从谈起。“慢慢练吧，学海无涯”成为主要的心态，这就难免会产生怀疑的情绪。
看见一道新的面试题时还是会无从下手，因为之前的学习无法做到举一反三，对自己做过的题目缺乏总结和归纳。
难道“刷”题真的只适合“聪明人”？我不这么看，既然大多数内容处在有待商榷的阶段，那我就去学习原论文吧。
记得当时我一个人在国外，在初冬的一个下午，“刷”题已经两年之久，快吃晚饭的时候，我突然想起自己忘了吃午饭，就冲出家门去觅食。站在7-11门前的广场上，我拿着1.5美元的热狗和75美分的咖啡，微温的阳光撒在身上，远远地望着即将消失的太阳。我停下来，把咖啡放在斑驳的石头台子上，手里的热狗挺好看，香肠和洋葱都挺新鲜，清冷的空气吹过来，却让我的心绪更乱。旧金山的天空五彩斑斓，让漂泊者头晕目眩。哭得跟个鬼似的我除了想家，哪里敢设想自己会出书呢？
当我意识到在网上很难搜索到新鲜的题目时，我已经换了两家公司，反复实现了600多道题目，编写了差不多10万行代码。原来只是为了找份工作“刷”题这一初心早就忘了，而变成了兴趣并坚持了这么久，我自己也感到意外。更奇怪的是，我已经完全乐在其中，同时交流欲望越来越强，时常和同事们展开这方面的讨论。我发现很多书上的解法不是最优，很多题目其实和同事们讨论的做法更好，可以发现高手特别多，但好像都懒得动笔。
有一天，我看到自己写的题目，想到自己那些“抓心挠肝”的日子，突然觉得要不出书吧？我已经离不开这种感觉了，如果这不是真爱，那什么才是呢？
这不是一个励志的故事，是一个爱“刷”题的人决定把很多最优解讲出来的过程，就这么简单。
左程云
2015年7月20日