15. 3Sum

15.3Sum/brute_force.cpp

@@ -0,0 +1,25 @@
+class Solution {
+public:
+  vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {
+    if (nums.empty()) {
+      return {};
+    }
+    set<vector<int>> unique_triplets;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+      for (int j = 0; j < nums.size(); j++) {
+        for (int k = 0; k < nums.size(); k++) {
+          if (i == j || j == k || k == i) {
+            continue;
+          }
+          if (nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0) {
+            vector<int> triplet = {nums[i], nums[j], nums[k]};
+            sort(triplet.begin(), triplet.end());
+            unique_triplets.insert(triplet);
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    return vector<vector<int>>(unique_triplets.begin(), unique_triplets.end());
+  }
+};

15.3Sum/memo.md

@@ -0,0 +1,45 @@
+## ステップ1
+Brute forceは比較的簡単に思いついた
+3つの数字を追うように3つのループを使い、合計が0の場合に
+vectorに入れてsortしそれをsetに入れることで重複を消す
+時間計算量はO(n^3 * log n)
+brute_force.cppに実装
+
+nums[i]とnums[j]が決まれば残りの数が決まる.
+残りの数をcomplimentとすると
+nums[i] + nums[j] + compliment = 0
+compliment = -nums[i] - nums[j]
+
+jをループでまわす際に、setを使ってすでに通りすぎたnums[j]を記録していく
+complimentがset内に入っていれば、合計して0になる組が存在するということ
+これをvectorに入れてsortしそれをsetに入れることで重複を消す
+時間計算量はO(n^2 * log n)
+3000 = 3 * 10^3
+≒ 9 * 10^6 * 3
+≒ 10^7なので許容ないか
+acceptまで20分
+
+## ステップ2
+変数名を微調整
+
+最初に入力値をsortしてしまう方法もある。
+https://leetcode.com/problems/3sum/editorial/
+sort.cppに実装
+
+3つの数のうちどれか一つは必ず負の数であることを利用する
+ひとつ目の数字が決まったら、その次の数字と最後の数字を見ていく
+合計が0になるまで前後から狭める
+
+i == 0の場合とnums[i] != nums[i - 1]の場合に呼び出すものが同じなので
+纏めるか迷うところ。比較している対象は異なる
+
+この解法が最も素直か
+
+## ステップ3
+**3回書き直しやりましょう、といっているのは、不自然なところや負荷の高いところは覚えられないからです。**
+
+## 他の解法
+
+
+## Discordなど
+

15.3Sum/sort.cpp

@@ -0,0 +1,44 @@
+class Solution {
+public:
+  vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {
+    sort(nums.begin(), nums.end());
+    vector<vector<int>> triplets;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+      if (nums[i] > 0) {
+        break;
+      }
+      if (i == 0) {
+        FindTriplet(nums, i, triplets);
+        continue;
+      }
+      if (nums[i] != nums[i - 1]) {
+        FindTriplet(nums, i, triplets);
+      }
+    }
+    return triplets;
+  }
+
+private:
+  void FindTriplet(vector<int>& nums, int index, vector<vector<int>>& triplets) {
+    int left = index + 1;
+    int right = nums.size() - 1;
+    while (left < right) {
+      int sum = nums[index] + nums[left] + nums[right];
+      if (sum < 0) {
+        left++;
+      } else if (sum > 0) {
+        right--;
+      } else {
+        triplets.push_back({nums[index], nums[left], nums[right]});
+        left++;
+        while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]) {
+          left++;
+        }
+        right--;
+        while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]) {
+          right--;
+        }
+      }
+    }
+  }
+};

15.3Sum/step1.cpp

@@ -0,0 +1,32 @@
+class Solution {
+public:
+  vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {
+    set<vector<int>> unique_triplets;
+    // 3組の内ひとつ目の数字をユニークにするために使用
+    set<int> first_nums;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+      if (first_nums.contains(nums[i])) {
+        continue;
+      }
+      first_nums.insert(nums[i]);
+
+      // nums[i]に対応する(nums[j], complement)のペアを探すために
+      // 既にnums[j]として通りすぎた数字を記録する。
+      set<int> seen;
+      for (int j = i + 1; j < nums.size(); j++) {
+        int complement = -nums[i] - nums[j];
+        if (!seen.contains(complement)) {
+          seen.insert(nums[j]);
+          continue;
+        }
+
+        vector<int> triplet = {nums[i], nums[j], complement};
+        sort(triplet.begin(), triplet.end());
+        unique_triplets.insert(triplet);
+      }
+    }
+
+    // vectorに変換して返す
+    return vector<vector<int>>(unique_triplets.begin(), unique_triplets.end());
+  }
+};

15.3Sum/step2.cpp

@@ -0,0 +1,28 @@
+class Solution {
+public:
+  vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {
+    set<vector<int>> unique_triplets;
+    set<int> used_first_nums;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+      if (used_first_nums.contains(nums[i])) {
+        continue;
+      }
+      used_first_nums.insert(nums[i]);
+
+      set<int> seen;
+      for (int j = i + 1; j < nums.size(); j++) {
+        int complement = -nums[i] - nums[j];
+        if (!seen.contains(complement)) {
+          seen.insert(nums[j]);
+          continue;
+        }
+
+        vector<int> triplet = {nums[i], nums[j], complement};
+        sort(triplet.begin(), triplet.end());
+        unique_triplets.insert(triplet);
+      }
+    }
+
+    return vector<vector<int>>(unique_triplets.begin(), unique_triplets.end());
+  }
+};

15.3Sum/step3.cpp

@@ -0,0 +1,26 @@
+class Solution {
+public:
+  vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {
+    set<vector<int>> unique_triplets;
+    set<int> used_first_nums;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+      if (used_first_nums.contains(nums[i])) {
+        continue;
+      }
+      used_first_nums.insert(nums[i]);
+
+      set<int> seen;
+      for (int j = i + 1; j < nums.size(); j++) {
+        int complement = -nums[i] - nums[j];
+        if (!seen.contains(complement)) {
+          seen.insert(nums[j]);
+          continue;
+        }
+        vector<int> triplet = {nums[i], nums[j], complement};
+        sort(triplet.begin(), triplet.end());
+        unique_triplets.insert(triplet);
+      }
+    }
+    return vector<vector<int>>(unique_triplets.begin(), unique_triplets.end());
+  }
+};

152.MaximumProductSubarray/brute_force.cpp

@@ -0,0 +1,17 @@
+class Solution {
+public:
+    int maxProduct(vector<int>& nums) {
+      if (nums.empty()) {
+        return 0;
+      }
+      int max_product = numeric_limits<int>::min();
+      for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+        int temp = 1;
+        for (int j = i; j < nums.size(); j++) {
+          temp *= nums[j];
+          max_product = max(max_product, temp);
+        }
+      }
+      return max_product;
+    }
+};

152.MaximumProductSubarray/memo.md

@@ -0,0 +1,36 @@
+## ステップ1
+まず思いついた解法はbrute forceで愚直に積を求める方法
+これだと時間計算量は、O(n^2)となる
+nums.lengthは2 * 10 ^ 4なので4 * 10 ^ 8 C++だとギリギリ1秒ないに処理できそう
+
+各ステップで最大になるタイミングを追いかける
+・あるnums[i]でリセットする場合(負の数を奇数個含む場合はnums[i]の方が大きくなることがある)
+・正の数ばかりがsubarrayに含まれる場合
+・負の数偶数個含む場合
+単に正の数だけ追うのではなく負の数も追いかけると1ループで見つけられそう
+時間計算量はO(n)
+空間計算量はO(1)
+
+acceptまで12分
+
+配列が空の場合にreturn 0とする。
+本当はありえない数字を返したかった。エラーメッセージを表示するなどでも良さそう。
+
+## ステップ2
+step1の変数名が長いので、変更
+
+maxとminの使い方変更
+initializer listsを使うことで複数の値でも使うことができる
+https://cplusplus.com/reference/algorithm/max/
+
+## ステップ3
+**3回書き直しやりましょう、といっているのは、不自然なところや負荷の高いところは覚えられないからです。**
+
+## 他の解法
+負の数が偶数個あると最大になりうる特性を活かして途中でswapすることで
+自分のstep1で行った3パターンから2パターンへ比較回数を減らすことができる(step2_2で実装)
+これは初見で思いつくことが難しそうなので愚直に比較したい
+https://leetcode.com/problems/maximum-product-subarray/solutions/48230/possibly-simplest-solution-with-o-n-time-complexity/
+
+## Discorなど
+

152.MaximumProductSubarray/step1.cpp

@@ -0,0 +1,19 @@
+class Solution {
+public:
+  int maxProduct(vector<int>& nums) {
+    if (nums.empty()) {
+      return 0;
+    }
+    int max_product = nums[0];
+    int max_product_so_far = nums[0];
+    int min_product_so_far = nums[0];
+    for (int i = 1; i < nums.size(); i++) {
+      int temp_max_so_far = max(nums[i], max(max_product_so_far * nums[i], min_product_so_far * nums[i]));
+      min_product_so_far = min(nums[i], min(max_product_so_far * nums[i], min_product_so_far * nums[i]));
+      max_product_so_far = temp_max_so_far;
+      max_product = max(max_product, max_product_so_far);
+    }
+
+    return max_product;
+  }
+};

152.MaximumProductSubarray/step2.cpp

@@ -0,0 +1,21 @@
+class Solution {
+public:
+  int maxProduct(vector<int>& nums) {
+    if (nums.empty()) {
+      return 0;
+    }
+    int max_product = nums[0];
+    int current_max = nums[0];
+    int current_min = nums[0];
+    for (int i = 1; i < nums.size(); i++) {
+      // current_maxの数字は次の行で使うので一旦退避
+      int temp = max({nums[i], current_max * nums[i], current_min * nums[i]});
+      current_min = min({nums[i], current_max * nums[i], current_min * nums[i]});
+
+      current_max = temp;
+      max_product = max(max_product, current_max);
+    }
+
+    return max_product;
+  }
+};

152.MaximumProductSubarray/step2_2.cpp

@@ -0,0 +1,21 @@
+class Solution {
+public:
+  int maxProduct(vector<int>& nums) {
+    if (nums.empty()) {
+      return 0;
+    }
+    int max_product = nums[0];
+    int max_product_so_far = nums[0];
+    int min_product_so_far = nums[0];
+    for (int i = 1; i < nums.size(); i++) {
+      if (nums[i] < 0) {
+        swap(max_product_so_far, min_product_so_far);
+      }
+      max_product_so_far = max(nums[i], max_product_so_far * nums[i]);
+      min_product_so_far = min(nums[i], min_product_so_far * nums[i]);
+      max_product = max(max_product, max_product_so_far);
+    }
+
+    return max_product;
+  }
+};

152.MaximumProductSubarray/step3.cpp

@@ -0,0 +1,21 @@
+class Solution {
+public:
+  int maxProduct(vector<int>& nums) {
+    if (nums.empty()) {
+      return 0;
+    }
+
+    int max_product = nums[0];
+    int current_max = nums[0];
+    int current_min = nums[0];
+    for (int i = 1; i < nums.size(); i++) {
+      int temp = max({nums[i], current_max * nums[i], current_min * nums[i]});
+      current_min = min({nums[i], current_max * nums[i], current_min * nums[i]});
+
+      current_max = temp;
+      max_product = max(max_product, current_max);
+    }
+
+    return max_product;
+  }
+};