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【刷题之路 | Java & Python】两数之和(暴力枚举&哈希表)

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文章目录

一、说在前面

刷题是一件日积月累的事情,我们在刷题中要保持良好习惯,让每一道题发挥最大作用!以下是 某ACM🥇金牌选手所建议的刷题方式,觉得很不错,给大家参考一下

如何正确的做一道题

  1. 从简入手: 先从简单暴力(时间复杂度高)的方法入手。
  2. 优化: 思考如何在第一步的基础上,如何优化算法,降低时间复杂度。
  3. 构思代码: 有了以上两步,我们此时应该已经有了一个正确的想法,此时我们应该构思代码,有那几部分,每部分实现什么功能,代码怎么写。而不是直接闷头去写代码,没想清楚直接去写代码,会导致写了一半发现思路不对,写的代码都是错误的。
  4. 写代码: 实现第三步代码。
  5. (Debug): 如果我们的题目没有通过测试,应该检查代码是不是有bug、思路对不对等。
  6. 总结与反思: 题目通过了,我们应该总结一下这道题考察的知识点、切入的角度、同类型的题目等,同时思考有没有更优的办法。

做到以上几点,一道题学习的就很透了,遇到同类型的题目可以举一反三啦。

数组&双指针章节

二、两数之和

hello world

一样经典的刷题入门第一题 —— 两数之和

原题如下:

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。

你可以按任意顺序返回答案。

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] 。

示例 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]

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?

思路历程:

2.1、暴力枚举

按照解题思路,暴力枚举,这里选择快速排序法,快速筛选

2.1.1 python实现

代码:

classSolution:deftwoSum(self, nums: List[int], target:int)-> List[int]:
        result =[]for i inrange(len(nums)):for j inrange(i+1,len(nums)):if target == nums[i]+ nums[j]:
                    result.append(i)
                    result.append(j)return result

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2.1.2 java实现

代码:

classSolution{publicint[]twoSum(int[] nums,int target){List<Integer> result =newArrayList<Integer>();for(int i=0;i<nums.length;i++){for(int j=i+1;j<nums.length;j++){if(target == nums[i]+nums[j])returnnewint[]{i,j};}}returnnull;}}

可以看出

java

作为编译性语言还是要比python运行速度快很多,不过使用内存消耗更多一点
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时间复杂度为

O(n2)

空间复杂度

O(1)

3.1 哈希表(Hash table)

我们适用哈希表对其优化,我们先简单讲讲哈希表的原理

  • 数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;
  • 而链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易。

我们把两者结合起来,便是哈希表

哈希表的底层实际上是基于数组来存储的,当插入键值对时,并不是直接插入该数组中,而是通过对键进行

Hash

运算得到

Hash

值,然后和数组容量取模,得到在数组中的位置后再插入(不害怕多个重复数字,使用链表把多个数字都压缩在同一个值上)。取值时,先对指定的键求

Hash

值,再和容量取模得到底层数组中对应的位置,如果指定的键值与存贮的键相匹配,则返回该键值对,如果不匹配,则表示哈希表中没有对应的键值对。这样做的好处是在查找、插入、删除等操作可以做到

O(1)

,最坏的情况是

O( n )

,当然这种是最极端的情况,极少遇到。

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哈希表实现原理很多,不管哪门语言,实现一个HashMap的过程均可分为三大步骤:

  1. 实现一个Hash函数
  2. 合理解决Hash冲突
  3. 实现HashMap的操作方法

我们这里不深揪算法,大概了解即可,

python

dict

便是

哈希表算法

,我们直接使用即可。

3.1.1 python实现

代码:

classSolution:deftwoSum(self, nums: List[int], target:int)-> List[int]:
        result =[]
        Hashmap =dict()for i,num inenumerate(nums):if target - num  in Hashmap:
                result.append(Hashmap[target - num])
                result.append(i)
            Hashmap[nums[i]]= i # 默认会把本次数值省略return result

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与之前相比执行速度快了十倍, 内存消耗多了一点

时间复杂度

O(n)

空间复杂度:

O(1)

这里提一点比较秒的地方,因为有一种情况是比较特殊的

输入:
[3,2,4]6

这个时候如果正常遍历所有数,会有可能添加到

3

,因为 6 - 3 = 3 在

nums

里面,即自己和自己相加了。解决办法: 错开索引,在当前索引在字典创建对应值,跳过本次循环到下一个值判断。

3.1.2 Java实现

classSolution{publicint[]twoSum(int[] nums,int target){Map<Integer,Integer>  hashmap =newHashMap<Integer,Integer>();List<Integer>  result =newArrayList<Integer>();for(int i=0;i < nums.length;i++){if(hashmap.containsKey(target - nums[i])){returnnewint[]{hashmap.get(target - nums[i]),i};}
            hashmap.put(nums[i],i);}returnnewint[0];}}

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与之前暴力枚举同样快速十倍,内存消耗没有变化


到这里我们已经成功踏出我们刷题的第一步啦🎉🎉🎉

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标签: 算法 python java

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