算法步步为营(1)-两数之和

简介: 给定一个整数数组 nums 和一个整数目标值 target,请你在该数组中找出和为目标值 target 的那两个整数,并返回它们的数组下标。你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是,数组中同一个元素在答案里不能重复出现。可以按任意顺序返回答案。

给定一个整数数组 nums 和一个整数目标值 target,请你在该数组中找出和为目标值 target 的那两个整数,并返回它们的数组下标。


你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是,数组中同一个元素在答案里不能重复出现。可以按任意顺序返回答案。


1 示例

1:

输入:nums = [2,7,11,15], target = 9

输出:[0,1]

解释:因为 nums[0] + nums[1] == 9 ,返回 [0, 1] 。


2:

输入:nums = [3,2,4], target = 6

输出:[1,2]

示例 3:


输入:nums = [3,3], target = 6

输出:[0,1]


2 提示

2 <= nums.length <= 104

-109 <= nums[i] <= 109

-109 <= target <= 109

只会存在一个有效答案

进阶:你可以想出一个时间复杂度小于 O(n2) 的算法吗?


解题

方法一:暴力枚举

最容易想到的,枚举数组中的每一个数 x,寻找数组中是否存在 target - x。需注意每个位于 x 之前的元素都已经和 x 匹配过,因此无需再匹配。而每一个元素不能被使用两次,所以我们只需要在 x 后面的元素中寻找 target - x。


class Solution {

   public int[] twoSum(int[] nums, int target) {

       int n = nums.length;

       for (int i = 0; i < n; ++i) {

           for (int j = i + 1; j < n; ++j) {

               if (nums[i] + nums[j] == target) {

                   return new int[]{i, j};

               }

           }

       }

       return new int[0];

   }

}


复杂度分析

时间复杂度:O(N^2),其中 N 是数组元素数量。最坏情况下数组任意两数都要被匹配一次。


空间复杂度:O(1)


方法二:哈希表

一的时间复杂度较高原因是寻找 target - x 时间复杂度过高。因此,需更优秀方法,能快速寻找数组中是否存在目标元素。如果存在,我们需要找出它的索引。


使用哈希表,可将寻找 target - x 的时间复杂度降低到从 O(N)降低到 O(1)。


创建一个哈希表,对于每一个 x,先查询哈希表中是否存在 target - x,然后将 x 插入到哈希表,即可保证不会让 x 和自己匹配。


class Solution {

   public int[] twoSum(int[] nums, int target) {

       Map<Integer, Integer> hashtable = new HashMap<Integer, Integer>();

       for (int i = 0; i < nums.length; ++i) {

           if (hashtable.containsKey(target - nums[i])) {

               return new int[]{hashtable.get(target - nums[i]), i};

           }

           hashtable.put(nums[i], i);

       }

       return new int[0];

   }

}


复杂度分析

时间复杂度:O(N),N是数组元素数量。对每个元素 x,可 O(1) 寻找 target - x。


空间复杂度:O(N),N是数组元素数量。主要为哈希表的开销。

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