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[SunaDu] Week 2

Author: dusunax

3sum/dusunax.py

@@ -0,0 +1,50 @@
+'''
+# Leetcode 15. 3Sum
+
+use **two pointers** to solve this problem.
+
+## Time and Space Complexity
+
+```
+TC: O(n^2)
+SC: O(1)
+```
+
+### TC is O(n^2):
+- sorting the list = O(n log n)
+- iterating through the list and using two pointers to find the sum of three numbers. = O(n^2)
+
+### SC is O(1):
+- sorting in place = O(1)
+'''
+
+class Solution:
+    def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
+        nums.sort() # TC: O(n log n), SC: O(1)
+        result = [] # result are part of the output => do not count toward auxiliary (extra) space.
+        
+        for i in range(len(nums)): # TC: O(n^2)
+            if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:
+                continue
+                
+            j = i + 1
+            k = len(nums) - 1
+            while j < k:
+                currSum = nums[i] + nums[j] + nums[k]
+
+                if currSum < 0:
+                    j += 1
+                elif currSum > 0:
+                    k -= 1
+                else:
+                    result.append([nums[i], nums[j], nums[k]]) 
+
+                    while j < k and nums[j] == nums[j + 1]:
+                        j += 1
+                    while j < k and nums[k] == nums[k - 1]: 
+                        k -= 1
+
+                    j += 1
+                    k -= 1
+        
+        return result

climbing-stairs/dusunax.py

@@ -0,0 +1,71 @@
+'''
+# Leetcode 70. Climbing Stairs
+
+use `dynamic programming` to solve the problem.
+
+1. Bottom-up approach
+2. Top-down approach
+
+## Time and Space Complexity
+
+### 1. Bottom-up approach
+
+```
+TC: O(n)
+SC: O(1)
+```
+
+#### TC is O(n):
+- iterating with a for loop. O(n)
+
+#### SC is O(1):
+- using a constant space to store the previous two steps. O(1)
+
+### 2. Top-down approach
+
+```
+TC: O(n)
+SC: O(n)
+```
+
+#### TC is O(n):
+- performing a recursive call for each step. O(n)
+
+#### SC is O(n):
+- using a memoization object to store the previous two steps. O(n)
+'''
+
+class Solution:
+    '''
+    1. Bottom-up approach
+    '''
+    def climbStairsLoop(self, n: int) -> int:
+        if n == 1 or n == 2:
+            return n
+        
+        # SC: O(1)
+        prev2 = 1 # ways to step 0
+        prev1 = 2 # ways to step 1 
+
+        for i in range(3, n + 1): # TC: O(n)
+            current = prev1 + prev2 # ways to (n-1) + (n-2)
+            prev2 = prev1
+            prev1 = current
+
+        return prev1
+
+    '''
+    2. Top-down approach
+    '''
+    def climbStairsRecursive(self, n: int) -> int:
+        memo = {} # SC: O(n)
+        
+        def dp(step: int, memo: int) -> int: # TC: O(n)
+            if step == 1 or step == 2:
+                memo[step] = step
+            if step not in memo:
+                memo[step] = dp(step - 1, memo) + dp(step - 2, memo) # ways to (n-1) + (n-2)
+            return memo[step]
+
+        return dp(n, memo)
+

construct-binary-tree-from-preorder-and-inorder-traversal/dusunax.py

@@ -0,0 +1,119 @@
+
+'''
+# Leetcode 105. Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal
+
+use **recursive** to solve this problem.
+
+## Time and Space Complexity
+
+### A. recursive & change range of preorder and inorder
+
+```
+TC: O(n)
+SC: O(n)
+```
+
+### B. recursive & search index (of inorder)
+
+```
+TC: O(n^2)
+SC: O(n)
+```
+
+### C. recursive & hash table
+
+```
+TC: O(n)
+SC: O(n)
+```
+
+'''
+class Solution:
+    '''
+    A. 재귀 풀이
+    preorder와 inorder의 각각의 범위를 조정하여 트리를 생성
+    '''
+    def buildTreeA(self, preorder: List[int], inorder: List[int]) -> Optional[TreeNode]:
+        def setTree(pre_left, pre_right, in_left, in_right):
+            # 재귀 종료 조건: preorder 범위가 유효하지 않은 경우
+            if pre_left > pre_right:
+                return None
+
+            val = preorder[pre_left]  # preorder의 현재 루트 노드 값 가져오기
+            mid = TreeNode(val)  # 루트 노드를 먼저 생성
+
+            mid_inorder = inorder_idx_map[val]  # 루트 노드의 inorder 인덱스 가져오기
+            left_size = mid_inorder - in_left  # 왼쪽 서브트리의 크기 계산
+
+            # 왼쪽 서브트리 생성: preorder와 inorder의 범위를 왼쪽 서브트리로 조정
+            mid.left = setTree(
+                pre_left + 1, pre_left + left_size, in_left, mid_inorder - 1
+            )
+
+            # 오른쪽 서브트리 생성: preorder와 inorder의 범위를 오른쪽 서브트리로 조정
+            mid.right = setTree(
+                pre_left + left_size + 1, pre_right, mid_inorder + 1, in_right
+            )
+
+            return mid # 현재 노드 반환
+
+        # inorder를 값 -> 인덱스 맵핑한 딕셔너리 생성 - TC: O(n), SC: O(n)
+        inorder_idx_map = {value: idx for idx, value in enumerate(inorder)}
+
+        # 트리 생성 시작 (preorder와 inorder 전체 범위 사용) - TC: O(n), SC: O(n)
+        return setTree(0, len(preorder) - 1, 0, len(inorder) - 1)
+        
+
+    '''
+    # B. 재귀 풀이 + 공간 최적화
+    # 레퍼런스 링크의 풀이 2: https://www.algodale.com/problems/construct-binary-tree-from-preorder-and-inorder-traversal/
+    # 특징: 순회 시마다 인덱스를 찾는 과정이 있음
+    '''
+    def buildTreeB(self, preorder: List[int], inorder: List[int]) -> Optional[TreeNode]:
+        # pre: 현재 preorder에서 확인할 인덱스
+        # start, end: inorder에서 사용할 시작/종료 범위
+        def setTree(pre, start, end):
+            # 재귀 종료 조건: 범위가 잘못되었거나 트리를 더 이상 만들 필요가 없는 경우
+            if not (pre < len(preorder) and start <= end): # preorder에서 확인할 인덱스가 범위에서 나감, 투 포인터가 만남
+                return None
+            
+            val = preorder[pre] # 현재 노드의 값
+            root = inorder.index(val) # 트리/서브트리의 루트 노드 인덱스 찾기 - TC: O(n)
+            
+            left = setTree(pre + 1, start, root - 1) 
+            # inorder에서 root노드의 왼쪽은 왼쪽 서브트리
+            # pre의 변화: 왼쪽 서브트리의 루트 노드를 찾기 위해 +1 이동
+
+            right = setTree(pre + 1 + root - start, root + 1, end)
+            # inorder에서 root노드의 오른쪽은 오른쪽 서브트리
+            # pre의 변화: 오른쪽 서브트리의 루트 노드를 찾기 위해 +1 이동 + (root - start) 👈 왼쪽 서브트리의 크기 만큼 더 이동
+
+            return TreeNode(preorder[pre], left, right) # 트리 노드 생성
+        
+        # preorder 최초 인덱스 = 루트 노드(0), inorder의 처음(0)과 끝(len(inorder) - 1) 인덱스
+        return setTree(0, 0, len(inorder) - 1) # TC: O(n^2), SC: O(n)
+
+    '''
+    C. 재귀 풀이 + 시간 최적화
+    레퍼런스 링크의 풀이 3: https://www.algodale.com/problems/construct-binary-tree-from-preorder-and-inorder-traversal/
+    특징: A에서 preorder를 찾는 O(n) 과정을 해시 테이블을 사용하여 O(1)로 최적화
+    '''
+    def buildTreeC(self, preorder: List[int], inorder: List[int]) -> Optional[TreeNode]:
+        # enumerate: 인덱스와 값을 동시에 반환
+        # inorder를 val -> idx로 매핑한 딕셔너리 생성
+        inorder_index_map = {val: idx for idx, val in enumerate(inorder)} 
+        # preorder를 순회하기 위한 iterator 객체 생성
+        pre_iter = iter(preorder) 
+
+        def setTree(start, end):
+            if start > end: # 재귀 종료 조건: 범위가 잘못되었거나 트리를 더 이상 만들 필요가 없는 경우
+                return None
+
+            root_val = next(pre_iter) # 현재 노드의 값, 매 순회마다 다음 preorder 노드(root)의 값을 가져옴
+            root = inorder_index_map[root_val] # 트리/서브트리의 루트 노드 인덱스를 O(1) 시간으로 찾기
+
+            left = setTree(start, root - 1) # 왼쪽 서브트리
+            right = setTree(root + 1, end) # 오른쪽 서브트리
+            return TreeNode(root_val, left, right) # 트리 노드 생성
+        
+        return setTree(0, len(inorder) - 1) # inorder의 처음(0)과 끝(len(inorder) - 1) 인덱스

decode-ways/dusunax.py

@@ -0,0 +1,56 @@
+'''
+# Leetcode 91. Decode Ways
+
+use **dynamic programming** to solve this problem.
+
+## Time and Space Complexity
+
+```
+TC: O(n)
+SC: O(n)
+```
+
+### TC is O(n):
+- iterating through the string and checking if the current character is decodable. = O(n)
+
+### SC is O(n):
+- creating a dp array of size n + 1 = O(n)
+'''
+class Solution:
+    def isDecodable(self, str: str):
+        return 1 <= int(str) <= 26 and str[0] != '0'
+
+    def numDecodings(self, s: str) -> int:
+        if s[0] == "0":
+            return 0
+
+        n = len(s)
+        dp = (n + 1) * [0]
+        dp[0] = 1
+        dp[1] = 1
+
+        for i in range(2, n + 1):
+            one = s[i - 1]
+            two = s[i - 2:i]
+
+            if self.isDecodable(one):
+                dp[i] += dp[i - 1]
+            if self.isDecodable(two):
+                dp[i] += dp[i - 2]
+
+        return dp[n]
+
+'''
+# sudo code
+- 헬퍼함수: 0으로 시작하지 않고, 1~26인 경우 True 
+- numDecodings함수
+  1. n: 문자열 s의 길이
+  2. dp: 결과를 저장할 배열, n+1
+  3. BaseCase: dp[0] = 1, dp[1] = 1
+  4. for loop 2 to n:
+      one = s의 i-1 위치의 1글자 (현재 글자)
+      two = s의 i-2부터 i까지 자른 2글자 (현재 글자 포함 이전 글자)
+      if one is decodable => dp[i] += dp[i - 1] i길이일 때, dp의 -1 경우의 만큼수 추가 (현재 글자를 한 글자로 해석)
+      if two is decodable => dp[i] += dp[i - 2] i길이일 때, dp의 -2 경우의 수 만큼 추가 (현재 글자를 두 글자로 해석)
+  5. dp[n] 반환: 최종 디코드 가능한 경우의 수 결과
+'''

valid-anagram/dusunax.py

@@ -0,0 +1,44 @@
+'''
+# Leetcode 242. Valid Anagram
+
+use `Counter` to (1)compare the frequency of characters in both strings, and (2)try to compare the frequency more efficiently. 🔍
+
+## Time and Space Complexity
+
+```
+TC: O(n)
+SC: O(n)
+```
+
+### A. use frequency object
+
+#### TC is O(n):
+- iterating through the strings just once to compare the frequency of characters. O(n)
+
+#### SC is O(n):
+- creating a new string `converted_s` to store the 
+
+### B. use Counter more efficiently
+
+#### TC is O(n):
+- iterating through the strings just once to compare the frequency of characters. O(n)
+
+#### SC is O(n):
+- creating a new string `converted_s` to store the 
+'''
+class Solution:
+    def isAnagramA(self, s: str, t: str) -> bool:
+        if len(s) != len(t):
+            return False
+
+        frequency = Counter(s) # SC: O(n)
+
+        for char in t: # TC: O(n)
+            if char not in frequency or frequency[char] == 0: # TC: O(1)
+                return False
+            frequency[char] -= 1
+
+        return True
+    
+    def isAnagramB(self, s: str, t: str) -> bool:
+        return Counter(s) == Counter(t) # TC: O(n), SC: O(n)