leetcode-[1]两数之和

leetcode 001两数之和(Easy)(数组)

leetcode-[1]两数之和(Easy)(数组)

题目说明

//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？ 
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题目分析

从目标数组中找到两个数，使其相加的结果等于target的值，题目告知一定会有一个有效答案

解题思路

方法一：暴力破解法

1. 双层for循环遍历，第一层for循环算出与目标下标与target的差值，第二层for循环进行元素匹配，匹配成功后则返回第一层，第二层for循环对应的下标。
2. 时间复杂度： O(n2)

/**
 * 解题思路：双层for循环
 * 第一层for循环计算target与当前元素的差值
 * 第二层for循环比较差值，一致则返回
 * 注意：第一层for循环的结束条件是 nums.length - 1, 第二层for循环的开始条件是 int j = i + 1, 始终保证是两个不同的元素在进行计算。
 * <p>
 * 执行耗时:37 ms,击败了44.35% 的Java用户
 * 内存消耗:41.5 MB,击败了53.18% 的Java用户
 */
public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
    for (int i = 0; i < nums.length - 1; i++) {
        int diff = target - nums[i];
        for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
            if (diff == nums[j]) {
                return new int[]{i, j};
            }
        }
    }
    return null;
}

方法二：双指针遍历法

1. 数组中使用两个指针，begin指针指向数组头部，end指针指向数组尾部
2. 通过end指针获取数组元素，计算差值diff
3. 比较头部指针对应的数组元素，如与差值diff相同，则返回两个指针，如不相同，则向后移动头部指针
4. 当头部指针移动到与尾部指针相同的位置还未匹配到时，说明此轮循环未匹配到目标元素，则将头部指针重置为0，尾部指针前移一位，在重复步骤2,3
5. 时间复杂度： O(n2)

/**
  * 解题思路：
 * 1. 双指针遍历数组，计算每一个 target-nums[end]的值
 * 2. 对比nums[begin]的值，直到相同则返回
 * <p>
 * 执行耗时:5 ms,击败了51.74% 的Java用户
 * 内存消耗:41.5 MB,击败了5.51% 的Java用户
 *
 */
public int[] twoSum2(int[] nums, int target) {
    int begin = 0, end = nums.length - 1;
    while (end > begin) {
        int diff = target - nums[end];
        while (end > begin) {
            if (nums[begin] == diff) {
                return new int[]{begin, end};
            }
            begin++;
            if (end == begin) {
                begin = 0;
                end--;
                break;
            }
        }
    }
    return null;
}

方法三：Hash表定位法（进阶）

1. 构造hashmap，key=数组元素值，value=数组下标
2. 直接遍历数组，计算当前数组元素与目标值的差值diff
3. 判断diff是否在hashmap中存在？如果不存在，则将当前数组元素与下标存入hash中。如果存在，则直接返回hashmap中存储的下标和当前遍历到的下标。
4. 时间复杂度： O(n)

/**
 * 解题思路：
 * 1. hashmap存储 key=数组元素,value=数组下标
 * 2. 判断 target - nums[i] 的值是否在hashmap中存在，存在则返回存储的下标和当前下标i
 * 3. 不存在则将nums[i] 和下标i存入hashmap中，以供下个元素去判断
 * <p>
 * 执行耗时:1 ms,击败了99.34% 的Java用户
 * 内存消耗:41.6 MB,击败了5.02% 的Java用户
 */
public int[] twoSumAnsuer(int[] nums, int target) {
    Map<Integer, Integer> numsMap = new HashMap<>(nums.length);
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        if (numsMap.containsKey(target - nums[i])) {
            return new int[]{numsMap.get(target - nums[i]), i};
        }
        numsMap.put(nums[i], i);
    }
    return null;
}

总结

利用hashmap的特性，建立一套映射关系，这样即可非常快捷的查找出目标元素，利用空间换时间。