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Python程序員面試分類真題12(總分:100.00,做題時(shí)間:90分鐘)面試題(總題數(shù):6,分?jǐn)?shù):100.00)1.

設(shè)計(jì)一個(gè)程序,當(dāng)輸入一個(gè)字符串時(shí),要求輸出這個(gè)字符串的所有排列。例如輸入字符串a(chǎn)bc,要求輸出由字符a、b、c所能排列出來的所有字符串:abc,acb,bac,bca,cba,cab。

(分?jǐn)?shù):16.50)__________________________________________________________________________________________

正確答案:(這道題主要考察對(duì)遞歸的理解,可以采用遞歸的方法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然也可以使用非遞歸的方法來實(shí)現(xiàn),但是與遞歸法相比,非遞歸法難度增加了很多。下面分別介紹這兩種方法。

方法一:遞歸法

下面以字符串a(chǎn)bc為例介紹對(duì)字符串進(jìn)行全排列的方法。具體步驟如下:

(1)首先固定第一個(gè)字符a,然后對(duì)后面的兩個(gè)字符b與c進(jìn)行全排列;

(2)交換第一個(gè)字符與其后面的字符,即交換a與b,然后固定第一個(gè)字符b,接著對(duì)后面的兩個(gè)字符a與c進(jìn)行全排列;

(3)由于第(2)步交換了a和b破壞了字符串原來的順序,因此,需要再次交換a和b使其恢復(fù)到原來的順序,然后交換第一個(gè)字符與第三個(gè)字符(交換a和c),接著固定第一個(gè)字符c,對(duì)后面的兩個(gè)字符a與b求全排列。

在對(duì)字符串求全排列的時(shí)候就可以采用遞歸的方式來求解,實(shí)現(xiàn)方法如下圖所示:

在使用遞歸方法求解的時(shí)候,需要注意以下兩個(gè)問題:(1)逐漸縮小問題的規(guī)模,并且可以用同樣的方法來求解子問題;(2)遞歸一定要有結(jié)束條件,否則會(huì)導(dǎo)致程序陷入死循環(huán)。本題目遞歸方法實(shí)現(xiàn)代碼如下:

#交換字符數(shù)組下標(biāo)為i和j對(duì)應(yīng)的字符

defswap(str,i,j):

tmp=str[i]

str[i]=str[j]

str[j]=tmp

"""

方法功能:對(duì)字符串中的字符進(jìn)行全排列

輸入?yún)?shù):str為待排序的字符串,start為待排序的子字符串的首字符下標(biāo)

"""

defPermutation(str,start):

ifstr==Noneorstart<0:

return

#完成全排列后輸出當(dāng)前排列的字符串

ifstart==len(str)-1:

print".join(str),

else:

i=start

whilei<len(str):

#交換start與i所在位置的字符

swap(str,start,i)

#固定第一個(gè)字符,對(duì)剩余的字符進(jìn)行全排列

Permutation(str,start+1)

#還原start與i所在位置的字符

swap(str,start,i)

i+=1

defPermutation_transe(s):

str=list(s)

Permutation(str,0)

if__name__=="__main__":

s="abc"

Permutation_transe(s)

程序的運(yùn)行結(jié)果為:

abcacbbacbcacbacab

算法性能分析:

假設(shè)這種方法需要的基本操作數(shù)為f(n),那么f(n)=n*f(n-1)=n*(n-1)*f(n-2)…=n!。所以,算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n!)。算法在對(duì)字符進(jìn)行交換的時(shí)候用到了常量個(gè)指針變量,因此,算法的空間復(fù)雜度為O(1)。

方法二:非遞歸法

遞歸法比較符合人的思維,因此,算法的思路以及算法實(shí)現(xiàn)都比較容易。下面介紹另外一種非遞歸的方法。算法的主要思想為:從當(dāng)前字符串出發(fā)找出下一個(gè)排列(下一個(gè)排列為大于當(dāng)前字符串的最小字符串)。

通過引入一個(gè)例子來介紹非遞歸算法的基本思想:假設(shè)要對(duì)字符串“12345”進(jìn)行排序。第一個(gè)排列一定是“12345”,依此獲取下一個(gè)排列:"12345"->"12354"->"12435"->"12453"->"12534">"12543"->"13245"->…。從“12543”->“13245”可以看出找下一個(gè)排列的主要思路為:(1)從右到左找到兩個(gè)相鄰遞增(從左向右看是遞增的)的字符串,例如“12543”,從右到左找出第一個(gè)相鄰遞增的子串為“25”;記錄這個(gè)小的字符的下標(biāo)為pmin;(2)找出pmin后面的比它大的最小的字符進(jìn)行交換,在本例中‘2’后面的子串中比它大的最小的字符為‘3’,因此,交換‘2’和‘3’得到字符串“13542”;(3)為了保證下一個(gè)排列為大于當(dāng)前字符串的最小字符串,在第(2)步中完成交換后需要對(duì)pmin后的子串重新組合,使其值最小,只需對(duì)pmin后面的字符進(jìn)行逆序即可(因?yàn)榇藭r(shí)pmin后面的子字符串中的字符必定是按照降序排列,逆序后字符就按照升序排列了),逆序后就能保證當(dāng)前的組合是新的最小的字符串。在這個(gè)例子中,上一步得到的字符串為“13542”,pmin指向字符‘3’,對(duì)其后面的子串“542”逆序后得到字符串“13245”;(4)當(dāng)找不到相鄰遞增的子串時(shí),說明找到了所有的組合。

需要注意的是,這種方法適用于字符串中的字符是按照升序排列的情況。因此,非遞歸方法的主要思路為:(1)首先對(duì)字符串進(jìn)行排序(按字符進(jìn)行升序排列);(2)依次獲取當(dāng)前字符串的下一個(gè)組合直到找不到相鄰遞增的子串為止。實(shí)現(xiàn)代碼如下:

#交換字符數(shù)組下標(biāo)為i和j對(duì)應(yīng)的字符

defswap(str,i,j):

tmp=str[i]

str[i]=str[j]

str[j]=tmp

"""

方法功能:翻轉(zhuǎn)字符串

輸入?yún)?shù):begin與end分別為字符串的第一個(gè)字符與最后一個(gè)字符的下標(biāo)

"""

defReverse(str,begin,end):

i=begin

j=end

whilei<j:

swap(str,i,j)

i+=1

j-=1

"""

方法功能:根據(jù)當(dāng)前字符串的組合

輸入?yún)?shù):str:字符數(shù)組

返回值:還有下一個(gè)組合返回True,否則返回False

"""

defgetNextPermutation(str):

end=len(str)-1#字符串最后一個(gè)字符的下標(biāo)

cur=end#用來從后向前遍歷字符串

suc=0#cur的后繼

tmp=0

whilecur!=0:

#從后向前開始遍歷字符串

suc=cur

cur-=1

ifstr[cur]<str[suc]:

#相鄰遞增的字符,cur指向較小的字符

#找出cur后面最小的字符tmp

tmp=end

whilestr[tmp]<str[cur]:

tmp-=1

#交換cur與tmp

swap(str,cur,tmp)

#把cur后面的子字符串進(jìn)行翻轉(zhuǎn)

Reverse(str,suc,end)

returnTrue

returnFalse

"""

方法功能:獲取字符串中字符的所有組合

輸入?yún)?shù):str:字符數(shù)組

"""

defPermutation(s):

ifs==Noneorlen(s)<1:

print"參數(shù)不合法"

return

str=list(s)

str.sort()#升序排列字符數(shù)組

printstr

print".join(str),

whilegetNextPermutation(str):

print".join(str),

if__name__=="__main__":

s="abc"

Permutation(s)

程序的運(yùn)行結(jié)果為:

abcacbbacbcacabcba

算法性能分析:

首先對(duì)字符串進(jìn)行排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2),接著求字符串的全排列,由于長(zhǎng)度為n的字符串全排列個(gè)數(shù)為n!,因此Permutation函數(shù)中的循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)為n!,循環(huán)內(nèi)部調(diào)用函數(shù)getNextPermutation,getNextPermutation內(nèi)部用到了雙重循環(huán),因此它的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)。所以求全排列算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n!*n2)。)解析:[考點(diǎn)]如何求一個(gè)字符串的所有排列2.

找出兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)公共子串,例如字符串“abccade”與字符串“dgcadde”的最長(zhǎng)公共子串為“cad”。

(分?jǐn)?shù):16.50)__________________________________________________________________________________________

正確答案:(對(duì)于這道題而言,最容易想到的方法就是采用蠻力法,假設(shè)字符串s1與s2的長(zhǎng)度分別為len1和len2(假設(shè)len1>=len2),首先可以找出s2的所有可能的子串,然后判斷這些子串是否也是s1的子串,通過這種方法可以非常容易地找出兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)子串。當(dāng)然,這種方法的效率是非常低下的,主要原因?yàn)椋簊2中的大部分字符需要與s1進(jìn)行很多次的比較。那么是否有更好的方法來減少比較的次數(shù)呢?下面介紹兩種通過減少比較次數(shù)從而降低時(shí)間復(fù)雜度的方法。

方法一:動(dòng)態(tài)規(guī)劃法

通過把中間的比較結(jié)果記錄下來,從而可以避免字符的重復(fù)比較。主要思路如下:

首先定義二元函數(shù)f(,j):表示分別以s1[i],s2[j]結(jié)尾的公共子串的長(zhǎng)度,顯然,f(0,j)=0(j≥0),f(i,0)=0(i≥0),那么,對(duì)于f(i+1,j+1)而言,則有如下兩種取值:

(1)f(i+1,j+1)=0,當(dāng)str1[i+1]!=str2[j+1]時(shí);

(2)f(i+1,j+1)=f(i,j)+1,當(dāng)str1[i+1]==str2[j+1]時(shí);

根據(jù)這個(gè)公式可以計(jì)算出f(i,j)(0≤i≤len(s1),0≤j≤len(s2))所有的值,從而可以找出最長(zhǎng)的子串,如下圖所示。

通過上圖所示的計(jì)算結(jié)果可以求出最長(zhǎng)公共子串的長(zhǎng)度max與最長(zhǎng)子串結(jié)尾字符在字符數(shù)組中的位置maxI,由這兩個(gè)值就可以唯一確定一個(gè)最長(zhǎng)公共子串為“cad”。這個(gè)子串在數(shù)組中的起始下標(biāo)為:maxI-max=3,子串長(zhǎng)度為max=3。實(shí)現(xiàn)代碼如下:

"""

方法功能:獲取兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)公共字串

輸入?yún)?shù):str1和str2為指向字符的指針

"""

defgetMaxSubStr(str1,str2):

len1=len(str1)

len2=len(str2)

sb="

maxs=0#maxs用來記錄最長(zhǎng)公共字串的長(zhǎng)度

maxI=0#用來記錄最長(zhǎng)公共字串最后一個(gè)字符的位置

#申請(qǐng)新的空間來記錄公共字串長(zhǎng)度信息

M=[([None]*(len1+1))foriinrange(len2+1)]

i=0

whilei<len1+1:

M[i][0]=0

i+=1

j=0

whilej<len2+1:

M[0][j]=0

j+=1

#通過利用遞歸公式填寫新建的二維數(shù)組(公共字串的長(zhǎng)度信息)

i=1

whilei<len1+1:

j=1

whilej<len2+1:

iflist(str1)[i-1]==list(str2)[j-1]:

M[i][j]=M[i-1][j-1]+1

ifM[i][j]>maxs:

maxs=M[i][j]

maxI=i

else:

M[i][j]=0

j+=1

i+=1

#找出公共字串

i=maxI-maxs

whilei<maxI:

sb=sb+list(str1)[i]

i+=1

returnsb

if__name__=="__main__":

str1="abccade"

str2="dgcadde"

printgetMaxSubStr(str1,str2)

程序的運(yùn)行結(jié)果為:

cad

算法性能分析:

由于這種方法使用了二重循環(huán)分別遍歷兩個(gè)字符數(shù)組,因此時(shí)間復(fù)雜度為O(m*n)(其中,m和n分別為兩個(gè)字符串的長(zhǎng)度)。此外,由于這種方法申請(qǐng)了一個(gè)m*n的二維數(shù)組,因此,算法的空間復(fù)雜度也為O(m*n)。很顯然,這種方法的主要缺點(diǎn)為申請(qǐng)了m*n個(gè)額外的存儲(chǔ)空間。

方法二:滑動(dòng)比較法

如下圖所示,這種方法的主要思路為:保持s1的位置不變,然后移動(dòng)s2,接著比較它們重疊的字符串的公共子串(記錄最大的公共子串的長(zhǎng)度maxLen以及最長(zhǎng)公共子串在s1中結(jié)束的位置maxLenEnd1),在移動(dòng)的過程中,如果當(dāng)前重疊子串的長(zhǎng)度大于maxLen,那么更新maxLen為當(dāng)前重疊子串的長(zhǎng)度。最后通過maxLen和maxLenEnd1就可以找出它們最長(zhǎng)的公共子串。實(shí)現(xiàn)方法如下圖所示:

如上圖所示,這兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)公共子串為“bc”,實(shí)現(xiàn)代碼如下:

defgetMaxSubStr(s1,s2):

len1=len(s1)

len2=len(s2)

maxLen=0

tmpMaxLen=0

maxLenEnd1=0

sb="

i=0

whilei<len1+len2:

s1begin=s2begin=0

tmpMaxLen=0

ifi<len1:

slbegin=len1-i

else:

s2begin=i-len1

j=0

while(s1begin+j<len1)and(s2begin+j<len2):

iflist(s1)[s1begin+j]==list(s2)[s2begin+j]:

tmpMaxLen+=1

else:

if(tmpMaxLen>maxLen):

maxLen=tmpMaxLen

maxLenEnd1=s1begin+j

else:

tmpMaxLen=0

j+=1

iftmpMaxLen>maxLen:

maxLen=tmpMaxLen

maxLenEnd1=s1begin+j

i+=1

i=maxLenEnd1-maxLen

whilei<maxLenEnd1:

sb=sb+list(s1)[i]

i+=1

returnsb

if__name__=="__main__":

str1="abccade"

str2="dgcadde"

printgetMaxSubStr(str1,str2)

算法性能分析:

這種方法用雙重循環(huán)來實(shí)現(xiàn),外層循環(huán)的次數(shù)為m+n(其中,m和n分別為兩個(gè)字符串的長(zhǎng)度),內(nèi)層循環(huán)最多執(zhí)行n次,算法的時(shí)間復(fù)雜度為O((m+n)*n)。此外,這種方法只使用了幾個(gè)臨時(shí)變量,因此算法的空間復(fù)雜度為O(1)。)解析:[考點(diǎn)]如何求兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)公共子串3.

實(shí)現(xiàn)字符串的反轉(zhuǎn),要求不使用任何系統(tǒng)方法,且時(shí)間復(fù)雜度最小。

(分?jǐn)?shù):16.50)__________________________________________________________________________________________

正確答案:(字符串的反轉(zhuǎn)主要通過字符的交換來實(shí)現(xiàn),需要首先把字符串轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組,然后定義兩個(gè)索引分別指向數(shù)組的首尾,再交換兩個(gè)索引位置的值,同時(shí)把兩個(gè)索引的值向中間移動(dòng),直到兩個(gè)索引相遇為止,則完成了字符串的反轉(zhuǎn)。根據(jù)字符交換方法的不同,可以采用如下兩種實(shí)現(xiàn)方法。

方法一:臨時(shí)變量法

最常用的交換兩個(gè)變量的方法為:定義一個(gè)中間變量來交換兩個(gè)值,主要思路為:假如要交換a與b,通過定義一個(gè)中間變量temp來實(shí)現(xiàn)變量的交換:temp=a;a=b;b=a。實(shí)現(xiàn)代碼如下:

defreverseStr(str):

ch=list(str)

lens=len(ch)

i=0

j=lens-1

whilei<j:

tmp=ch[i]

ch[i]=ch[j]

ch[j]=tmp

i+=1

j-=1

return".join(ch)

if__name__=="__main__":

str="abcdefg"

print"字符串"+str+"翻轉(zhuǎn)后為:",

printreverseStr(str)

程序的運(yùn)行結(jié)果為:

字符串a(chǎn)bcdefg翻轉(zhuǎn)后為:gfedcba

算法性能分析:

這種方法只需要對(duì)字符數(shù)組變量遍歷一次,因此時(shí)間復(fù)雜度為O(N)(N為字符串的長(zhǎng)度)。

方法二:直接交換法

在交換兩個(gè)變量的時(shí)候,另外一種常用的方法為異或的方法,這種方法主要基于如下的特性:a^a=0、a^0=a以及異或操作滿足交換律與結(jié)合律。假設(shè)要交換兩個(gè)變量a與b,則可以采用如下方法實(shí)現(xiàn):

a=a^b:

b=a^b;//b=a^b=(a^b)^b=a^(b^b)=a^0=a

a=a^b;//a=a^b=(a^b)^a=(b^a)^a=b^(a^a)=b^0=b

實(shí)現(xiàn)代碼如下:

defreverseStr(strs):

ch=list(strs)

lens=len(ch)

i=0

j=lens-1

whilei<j:

#Python中不能直接對(duì)字符串進(jìn)行異或操作,所以借助ord和chr函數(shù)。

ch[i]=chr(ord(ch[i])^ord(ch[j]))

ch[j]=chr(ord(ch[i])^ord(ch[j]))

ch[i]=chr(ord(ch[i])^ord(ch[j]))

i+=1

j-=1

return".join(ch)

算法性能分析:

這種方法只需要對(duì)字符數(shù)組遍歷一次,因此時(shí)間復(fù)雜度為O(N)(N為字符串的長(zhǎng)度)。與方法一相比,這種方法在實(shí)現(xiàn)字符交換的時(shí)候不需要額外的變量。)解析:[考點(diǎn)]如何對(duì)字符串進(jìn)行反轉(zhuǎn)4.

換位字符串是指組成字符串的字符相同,但位置不同。例如:由于字符串“aaaabbc”與字符串“abcbaaa”就是由相同的字符所組成的,因此它們是換位字符。

(分?jǐn)?shù):16.50)__________________________________________________________________________________________

正確答案:(在算法設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)采用空間換時(shí)間的方法以降低時(shí)間復(fù)雜度,即通過增加額外的存儲(chǔ)空間來達(dá)到優(yōu)化算法性能的目的。就本題而言,假設(shè)字符串中只使用ASCH字符,由于ASCII字符共有256個(gè)(對(duì)應(yīng)的編碼為0~255),在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候可以通過申請(qǐng)大小為256的數(shù)組來記錄各個(gè)字符出現(xiàn)的個(gè)數(shù),并將其初始化為0,然后遍歷第一個(gè)字符串,將字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼值作為數(shù)組下標(biāo),把對(duì)應(yīng)數(shù)組的元素加1,然后遍歷第二個(gè)字符串,把數(shù)組中對(duì)應(yīng)的元素值減1。如果最后數(shù)組中各個(gè)元素的值都為0,那么說明這兩個(gè)字符串是由相同的字符所組成的;否則,這兩個(gè)字符串是由不同的字符所組成的。實(shí)現(xiàn)代碼如下:

"""

方法功能:判斷兩個(gè)字符串是否為換位字符串

輸入?yún)?shù):s1與s2為兩個(gè)字符串

返回值:如果是返回true,否則返回false

"""

defcompare(s1,s2):

result=True

bCount=[None]*256

i=0

whilei<256:

bCount[i]=0

i+=1

i=0

whilei<len(s1):

bCount[ord(list(s1)[i])-ord('0')]+=1

i+=1

i=0

whilei<len(s2):

bCount[ord(list(s2)[i])-ord('O')]-=1

i+=1

i=0

whilei<256:

ifbCount[i]!=0:

result=False

break;

i+=1

returnresult;

if__name__=="__main__":

str1="aaaabbc";

str2="abcbaaa";

printstr1+"和"+str2,

ifcompare(str1,str2):

print"是換位字符"

else:

print"不是換位字符"

程序的運(yùn)行結(jié)果為:

aaaabbc和abcbaaa是換位字符

算法性能分析:

這種方法的時(shí)間復(fù)雜度為O(N)。)解析:[考點(diǎn)]如何判斷兩個(gè)字符串是否為換位字符串5.

給定由字母組成的字符串s1和s2,其中,s2中字母的個(gè)數(shù)少于s1,如何判斷s1是否包含s2?即出現(xiàn)在s2中的字符在s1中都存在。例如s1=“abcdef",s2=“acf”,那么s1就包含s2;如果s1=“abcdef”,s2=“acg”,那么s1就不包含s2,因?yàn)閟2中有“g”,但是s1中沒有“g”。

(分?jǐn)?shù):16.50)__________________________________________________________________________________________

正確答案:(方法一:直接法

最直接的方法就是對(duì)于s2中的每個(gè)字符,通過遍歷字符串s1查看是否包含該字符。實(shí)現(xiàn)代碼如下:

defisContain(str1,str2):

len1=len(str1)

len2=len(str2)

#字符串ch1比ch2短

iflen1<len2:

i=0

whilei<len1:

j=0

whilej<len2:

iflist(str1)[i]==list(str2)[j]:

break

j+=1

if(j>=len2):

returnFalse

i+=1

else:

#字符串ch1比ch2長(zhǎng)

i=0

whilei<len2:

j=0

whilej<len1:

if(list(str1)[j]==list(str2)[i]):

break

j+=1

ifj>=len1:

returnFalse

i+=1

returnTrue

if__name__=="__main__":

str1="abcdef'

str2="acf"

isContain=isContain(str1,str2)

priritstr1+"與"+str2,

if(isContain):

print"有包含關(guān)系"

else:

print"沒有包含關(guān)系"

程序的運(yùn)行結(jié)果為:

abcdef與acf有包含關(guān)系

算法性能分析:

這種方法的時(shí)間復(fù)雜度為O(m*n),其中,m與n分別表示兩個(gè)字符串的長(zhǎng)度。

方法二:空間換時(shí)間法

首先,定義一個(gè)flag數(shù)組來記錄較短的字符串中字符出現(xiàn)的情況,如果出現(xiàn),那么標(biāo)記為1,否則標(biāo)記為0,同時(shí)記錄flag數(shù)組中1的個(gè)數(shù)count;接著遍歷較長(zhǎng)的字符串,對(duì)于字符a,若原來flag[a]==1,則修改flag[a]=0,并將count減1;若flag[a]==0,則不做處理。最后判斷count的值,如果count==0,那么說明這兩個(gè)字符有包含關(guān)系。實(shí)現(xiàn)代碼如下:

defisContain(s1,s2):

k=0#字母對(duì)應(yīng)數(shù)組的下標(biāo)

#用來記錄52個(gè)字母的出現(xiàn)情況

flag=[None]*52

i=0

whilei<52:

flag[i]=0

i+=1

count=0#記錄段字符串中不同字符出現(xiàn)的個(gè)數(shù)

len1=len(s1)

len2=len(s2)

#shortStr,longStr分別用來記錄較短和較長(zhǎng)的字符串

#maxLen,minLen分別用來記錄較長(zhǎng)和較短字符的長(zhǎng)度

iflen1<len2:

shortStr=s1

minLen=len1

longStr=s2

maxLen=len2

else:

shortStr=s2

minLen=len2

longStr=s1

maxLen=len1

#遍歷短字符串

i=0

whilei<minLen:

#把字符轉(zhuǎn)換成數(shù)組對(duì)應(yīng)的下標(biāo)(大寫字母0~25,小寫字母26~51)

iford(list(shortStr)[i])>=ord('A')andord(list(shortStr)[i])<=ord('Z'):

k=ord(list(short,Str)[i])-ord('A')

else:

k=ord(list(shortStr)[i])-ord('a')+26

ifflag[k]==0:

flag[k]=1

count+=1

i+=1

#遍歷長(zhǎng)字符串

j=0

whilej<maxLen:

iford(list(longStr)[j])>=ord('A')andord(list(longStr)[j])<=ord('Z'):

k=ord(list(longStr)[j])-ord('A')

else:

k=ord(list(longStr)[j])-ord('a')+26

ifflag[k]==1:

flag[k]=0

count-=1

ifcount==0:

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