【摘记】记录twosum两种解法（内附HashMap解读）

在leetcode上刷第一道题：twosum

Given an array of integers, return indices of the two numbers such that they add up to a specific target.

You may assume that each input would have exactly one solution, and you may not use the same element twice.

Example:

Given nums = [2, 7, 11, 15], target = 9,

Because nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9,
return [0, 1].

两种解法皆为摘抄：

1. 循环遍历，时间复杂度为O(n2)

public static int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
    int[] ret = new int[2]; //目标输出俩值
    for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
        for (int j = i + 1; j < numbers.length; j++) {
            if (numbers[i] + numbers[j] == target) {
                ret[0] = i + 1;
                ret[1] = j + 1; //返回的值是第几个，而位置却是0，1
            }
        }
    }
    return ret;
}

https://blog.csdn.net/peterkang202/article/details/45064245

2. 引入hashmap，将时间复杂度降低到O(N)；

public class Solution {
    public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
    HashMap map = new HashMap();
    int[] result = new int[2];

    for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
        if (map.containsKey(numbers[i])) {  //如果此映射包含指定键的映射关系，则返回此值。
            int index = map.get(numbers[i]);
            result[0] = index+1 ;
            result[1] = i+1;
            break;
        } else {
            map.put(target - numbers[i], i);
        }
    }

    return result;
    }
}

3. 最喜欢第三种，当然也是最精简的一种 。同样是用HashMap函数，感觉这个就更顺畅一些。

https://leetcode.com/problems/two-sum/discuss/3/Accepted-Java-O(n)-Solution

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
    Map map = new HashMap<>();
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        map.put(nums[i], i);
    }
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        int complement = target - nums[i];
        if (map.containsKey(complement) && map.get(complement) != i) {
            return new int[] { i, map.get(complement) };
        }
    }
    throw new IllegalArgumentException("No two sum solution");
}t;
}

*扩展——Hashmap函数 

摘自https://www.cnblogs.com/chenssy/p/3521565.html

 HashMap也是我们使用非常多的Collection，它是基于哈希表的 Map 接口的实现，以key-value的形式存在。在HashMap中，key-value总是会当做一个整体来处理，系统会根据hash算法来来计算key-value的存储位置，我们总是可以通过key快速地存、取value。下面就来分析HashMap的存取。

一、定义

      HashMap实现了Map接口，继承AbstractMap。其中Map接口定义了键映射到值的规则（Map接口中键和值一一映射. 可以通过键来获取值http://www.runoob.com/java/java-map-interface.html），而AbstractMap类提供 Map 接口的骨干实现，以最大限度地减少实现此接口所需的工作，其实AbstractMap类已经实现了Map，这里标注Map LZ觉得应该是更加清晰吧！

public class HashMap
    extends AbstractMap
    implements Map, Cloneable, Serializable

二、构造函数

      HashMap提供了三个构造函数：

      HashMap()：构造一个具有默认初始容量 (16) 和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。

      HashMap(int initialCapacity)：构造一个带指定初始容量和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。

      HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个带指定初始容量和加载因子的空 HashMap。

      在这里提到了两个参数：初始容量，加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中桶的数量，初始容量是创建哈希表时的容量，加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，它衡量的是一个散列表的空间的使用程度，负载因子越大表示散列表的装填程度越高，反之愈小。对于使用链表法的散列表来说，查找一个元素的平均时间是O(1+a)，因此如果负载因子越大，对空间的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果负载因子太小，那么散列表的数据将过于稀疏，对空间造成严重浪费。系统默认负载因子为0.75，一般情况下我们是无需修改的。

      HashMap是一种支持快速存取的数据结构，要了解它的性能必须要了解它的数据结构。

三、数据结构

      我们知道在Java中最常用的两种结构是数组和模拟指针(引用)，几乎所有的数据结构都可以利用这两种来组合实现，HashMap也是如此。实际上HashMap是一个“链表散列”，如下是它数据结构：

      从上图我们可以看出HashMap底层实现还是数组，只是数组的每一项都是一条链。其中参数initialCapacity就代表了该数组的长度。下面为HashMap构造函数的源码：

public HashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {

        //初始容量不能<0
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: "
                    + initialCapacity);
        //初始容量不能 > 最大容量值，HashMap的最大容量值为2^30
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //负载因子不能 < 0
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: "
                    + loadFactor);

        // 计算出大于 initialCapacity 的最小的 2 的 n 次方值。
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;      //这个方法很厉害啊
        
        this.loadFactor = loadFactor;
        //设置HashMap的容量极限，当HashMap的容量达到该极限时就会进行扩容操作
        threshold = (int) (capacity * loadFactor);
        //初始化table数组
        table = new Entry[capacity];
        init();
    }

      从源码中可以看出，每次新建一个HashMap时，都会初始化一个table数组。table数组的元素为Entry节点。

static class Entry implements Map.Entry {

        final K key;
        V value;
        Entry next;
        final int hash;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
        .......
    }

      其中Entry为HashMap的内部类，它包含了键key、值value、下一个节点next，以及hash值，这是非常重要的，正是由于Entry才构成了table数组的项为链表。

      上面简单分析了HashMap的数据结构，下面将探讨HashMap是如何实现快速存取的。

四、存储实现：put(key,vlaue)

      首先我们先看源码

public V put(K key, V value) {

        //当key为null，调用putForNullKey方法，保存null与table第一个位置中，这是HashMap允许为null的原因
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        //计算key的hash值
        int hash = hash(key.hashCode());                  ------(1)
        //计算key hash 值在 table 数组中的位置
        int i = indexFor(hash, table.length);             ------(2)
        //从i出开始迭代 e,找到 key 保存的位置
        for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            //判断该条链上是否有hash值相同的(key相同)
            //若存在相同，则直接覆盖value，返回旧value
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;    //旧值 = 新值
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;     //返回旧值
            }
        }
        //修改次数增加1
        modCount++;
        //将key、value添加至i位置处
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }