废话不多说,喊一句号子鼓励自己:程序员永不失业,程序员走向架构!本篇Blog的主题是两数之和和三数之和,使用哈希这个基本的数据结构来实现
两数之和【EASY】
照例先从简单往难搞
题干
输入: [3,2,4],6 返回值: [2,3] 说明: 因为 2+4=6 ,而 2的下标为2 , 4的下标为3 ,又因为 下标2 < 下标3 ,所以返回[2,3]
输入: [20,70,110,150],90 返回值: [1,2] 说明: 20+70=90
解题思路
哈希 实现。从题中给出的有效信息:找出下标对应的值相加为target,数组中存在唯一解,故此 可以使用 直接遍历或者 hash表来解答,直接双重循环遍历时间复杂度太高,
代码实现
基本数据结构:数组
辅助数据结构:哈希表
算法:迭代
技巧:哈希查找
import java.util.*; public class Solution { /** * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可 * * * @param numbers int整型一维数组 * @param target int整型 * @return int整型一维数组 */ public int[] twoSum (int[] numbers, int target) { // 1 用哈希表记录出现过的数字,key为数字,value为下标 Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); int[] result = new int[2]; for (int i = 0; i < numbers.length; i++) { // 得出需要的差值是多少 int needVal = target - numbers[i]; if (map.containsKey(needVal)) { // 如果map存储了差值则记录两数 result[0] = map.get(needVal); result[1] = i + 1; } else { // 如果map未存储差值则将当前值存储 map.put(numbers[i], i + 1); } } return result; } }
复杂度分析
时间复杂度O(N):遍历了数组;空间复杂度O(N),定义了哈希结构存储数据。相比于双重循环这种方式是典型的空间换时间
三数之和【MID】
好的,难度升级,进入三数之和:
题干
输入: [0] 返回值: []
输入: [-2,0,1,1,2] 返回值: [[-2,0,2],[-2,1,1]]
输入: [-10,0,10,20,-10,-40] 返回值: [[-10,-10,20],[-10,0,10]]
解题思路
排序+双指针实现。关键点:三元组按照升序排列;不能出现重复三元组。值得注意的是,虽然这里可以继续用哈希+双重循环把两数之和转为三数之和,但没有必要,因为我们之所以用哈希主要是为了找下标,而题目没有要求给出下标,只要给出值的三元组即可,所以这里用哈希反而增加了空间复杂度,并且也没有降低时间复杂度。
代码实现
基本数据结构:数组
辅助数据结构:无
算法:迭代、快速排序
技巧:双指针
使用Java实现,特别注意的是基准值、左指针和右指针都需要避免重复的情况
import java.util.*; public class Solution { /** * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可 * * * @param num int整型一维数组 * @return int整型ArrayList<ArrayList<>> */ public ArrayList<ArrayList<Integer>> threeSum (int[] num) { // 1 定义返回结果 ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>(); // 排除不满足条件的num if (num == null || num.length < 3) { return result; } // 2 要求非降序排列,且为了应用左右指针及去重考虑,先对整个数组升序排列 Arrays.sort(num); // 3 遍历数组,以其中一个数为基准,双指针寻找另外两个数 for (int i = 0; i < num.length - 2; i++) { // 减少无效遍历,去掉无效情况,如果第一个数都大于0,那总和一定大于0 if (num[i] > 0) { break; } // 排除基准数的重复值 if (i > 0 && num[i] == num[i - 1]) { continue; } int left = i + 1, right = num.length - 1; int target = -num[i]; while (left < right) { if (num[left] + num[right] == target) { // 存放满足条件的三元组并移动指针 result.add(new ArrayList<>(Arrays.asList(num[i], num[left], num[right]))); // 基准数固定,指针移动,左指针向右,右指针必须向左【左+右】为固定值,如果左值不变,右值也不变就重复了,如果左值变,右值就不可能和原来一致,所以必须向左寻求新值。 left++; right--; // 由于数组已经排序,所以可能出现重复三元组的数据就在相邻位置,所以需要越过相邻位置的重复三元组 while (left < right && num[left] == num[left - 1]) { left++; } while (left < right && num[right] == num[right + 1]) { right--; } } else if (num[left] + num[right] > target) { // 大于目标值,右指针向左减小总值 right--; } else { // 小于目标值,左指针向右扩大总值 left++; } } } return result; } }
复杂度分析
时间复杂度:O(n log n) 【排序】+ O(n^2)【外层for循环和内层while循环】
空间复杂度:O(1),排除结果的数据结构