LeetCode精选75题深度复盘:算法进阶的黄金路径

一、LeetCode精选75题的核心价值与定位

LeetCode精选75题(LeetCode 75)是平台根据企业面试高频考点和算法核心知识精心设计的题目集合,覆盖数组、字符串、链表、树、图、动态规划、贪心算法、二分查找等八大核心数据结构与算法领域。其设计理念遵循“少而精”原则,通过75道典型题目帮助开发者掌握80%的算法场景,避免盲目刷题导致的效率低下问题。

从企业招聘视角看,这75题高度契合实际开发中的性能优化需求。例如,动态规划类题目(如爬楼梯、编辑距离)直接对应缓存策略设计;二分查找类题目(如搜索旋转排序数组)则与数据库索引优化逻辑相通。对个人开发者而言,系统掌握这些题目可显著提升代码逻辑严谨性,为解决复杂工程问题奠定基础。

二、题目分类与核心算法解析

1. 数组与字符串:基础中的核心

数组类题目占比约30%,重点考察边界处理与空间复杂度优化。例如:

  • 三数之和(15题):通过排序+双指针将时间复杂度从O(n³)降至O(n²),关键点在于去重逻辑(if i > 0 and nums[i] == nums[i-1]: continue)。
  • 旋转图像(48题):通过两次对称交换(先转置再反转列)实现原地修改,空间复杂度O(1)。

字符串类题目侧重模式匹配与状态转移,如:

  • 最长无重复字符子串(3题):滑动窗口+哈希表记录字符位置,窗口右边界每次移动到重复字符的下一个位置。
  • 正则表达式匹配(10题):动态规划状态转移方程需考虑*的零次或多次匹配情况,是状态机设计的经典案例。

2. 链表与树:递归与迭代的平衡

链表题目强调指针操作与边界处理,例如:

  • 反转链表(206题):迭代法通过三个指针(prev、curr、next)逐步反转,递归法则需明确终止条件(if not head: return head)。
  • 环形链表检测(141题):快慢指针法的时间复杂度为O(n),空间复杂度O(1),远优于哈希表存储法。

树类题目以二叉树为主,递归是主流解法:

  • 二叉树的中序遍历(94题):递归实现简洁,但迭代法需用栈模拟调用栈,关键点在于处理右子树时的栈操作。
  • 最近公共祖先(236题):递归返回条件为if not root or root == p or root == q: return root,通过后序遍历自底向上传递信息。

3. 动态规划与贪心:最优解的构建

动态规划类题目占比约25%,核心在于状态定义与转移方程:

  • 爬楼梯(70题):状态转移方程dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2],可通过滚动数组优化空间复杂度至O(1)。
  • 01背包问题:状态定义dp[i][w]表示前i个物品在容量w下的最大价值,转移时需比较是否选择当前物品。

贪心算法类题目需证明局部最优能导致全局最优,例如:

  • 分发糖果(135题):需两次遍历(从左到右保证右孩子大于左孩子,从右到左保证左孩子大于右孩子)。
  • 跳跃游戏II(45题):贪心策略为每次选择能跳到最远位置的点,通过维护当前边界和下一步边界实现线性时间复杂度。

4. 二分查找与图:高效搜索的实践

二分查找类题目需注意搜索区间的开闭性:

  • 搜索插入位置(35题):左闭右开区间[left, right),终止条件为left == right
  • 寻找峰值(162题):利用数组单调性,通过比较中间元素与右邻居确定搜索方向。

图类题目以BFS/DFS为主,例如:

  • 二叉树的层序遍历(102题):BFS需记录每层节点数,DFS则通过递归参数传递层级信息。
  • 课程表(207题):拓扑排序通过计算入度实现,是检测有向图是否存在环的经典方法。

三、高效解题的实战技巧

1. 模板化思维

针对不同题型建立解题模板:

  • 双指针:适用于数组/链表子区间问题,如移除元素、三数之和。
  • 滑动窗口:解决子字符串/子数组问题,如最小覆盖子串。
  • 单调栈:处理下一个更大元素类问题,如每日温度。

2. 复杂度分析

每次解题后需评估时间复杂度与空间复杂度。例如,归并排序的时间复杂度为O(nlogn),但需要O(n)的额外空间;而快速排序平均时间复杂度为O(nlogn),最坏情况下为O(n²),但空间复杂度为O(logn)(递归栈)。

3. 边界条件处理

常见边界问题包括:

  • 空输入(如链表为空、数组长度为0)。
  • 单元素输入(如反转链表时只有一个节点)。
  • 重复元素(如三数之和的去重逻辑)。
  • 数值溢出(如大数相加时的进位处理)。

四、学习路径与资源推荐

1. 分阶段学习

  • 基础阶段:重点掌握数组、链表、字符串的常见操作,完成20道基础题。
  • 进阶阶段:攻克动态规划、贪心算法、二分查找,完成30道中等难度题。
  • 冲刺阶段:挑战图算法、高级数据结构(如并查集、线段树),完成25道难题。

2. 推荐资源

  • 官方题解:LeetCode每道题均提供详细解析,包括代码实现与复杂度分析。
  • 社区讨论:关注高赞题解的评论区,学习其他开发者的优化思路。
  • 模拟面试:通过LeetCode的“模拟面试”功能,体验真实面试场景。

五、总结与展望

LeetCode精选75题不仅是算法面试的“题库”,更是构建系统化知识体系的基石。通过分类学习、模板总结与边界训练,开发者可逐步从“会解题”升级为“懂算法”。未来,随着算法在工程中的深度应用(如AI模型优化、分布式系统设计),掌握这些核心思想将成为开发者突破职业瓶颈的关键。建议每周投入5-10小时进行专题训练,并结合实际项目验证所学,形成“学习-实践-反馈”的闭环。