这是 Leetcode 上面的第一题,非常的经典,在面试中也十分常见。
难度:easy 标签:数组 哈希表
给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target,请你在该数组中找出和为目标值的那 两个 整数,并返回他们的数组下标。
你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是,你不能重复利用这个数组中同样的元素。
示例:
给定 nums = [2, 7, 11, 15], target = 9
因为 nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9
所以返回 [0, 1]
很容易想到的解法是:两层 for 循环,找到了直接退出,或者遍历完未找到。代码如下:
private static int[] twoSum1(int[] data, int target){
for (int i = 0; i < data.length - 1; i++) {
for (int j = i + 1; j < data.length; j++) {
if (data[i] + data[j] == target){
return new int[]{i, j};
}
}
}
throw new IllegalArgumentException("No such two elements in array");
}
复杂度分析: 最好情况下,数组第一个和第二个元素就是目标值,那么时间复杂度是 O(1),最坏情况下,外层遍历 n 次,里层遍历 n 次,因此时间复杂度是 O(n2),平均情况下的时间复杂度也是 O(n2)。
空间复杂度:由于未借助额外的存储空间,因此空间复杂度是 O(1)。
运行结果: 时间击败 36%,空间击败 98%。是一个很一般的解法,时间复杂度较高。
和上面我自己的解法思路是一样的,不再赘述。
这里借助了一个哈希表,首先遍历一次,将数组中的元素放入哈希表中。key 是数值,value 是数值在数组中的下标。
然后再次遍历数组,使用目标值减去当前值得到差值 k,然后在哈希表中查询 k 是否存在,如果存在则直接返回,否则继续遍历数组。
这里体现了利用哈希表等值查询的优势,在某些特定的场合可以借助哈希表来降低时间复杂度
实现代码如下:
private static int[] twoSum2(int[] nums, int target){
Map<Integer, Integer> 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 k = target - nums[i];
if (map.containsKey(k) && map.get(k) != i){
return new int[]{i, map.get(k)};
}
}
throw new IllegalArgumentException("No such two elements in array");
}
复杂度分析: 两次线性遍历数组,时间复杂度是 O(n),因为使用了一个哈希表,其空间不会超过数组的大小,因此空间复杂度是 O(n)。
运行结果: 时间击败 98%,空间击败 98%(感觉不太合理)。是一个很好的解法。
针对上面的解法,其实可以进行优化,遍历数组的时候,先将数值存放到哈希表中,在往后遍历时,求得和目标值的差值 k,如果 k 存在哈希表中,则返回结果。这样只需要遍历一次就能够求得结果。代码如下:
private static int[] twoSum3(int[] nums, int target){
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
int k = target - nums[i];
if (map.containsKey(k)){
return new int[]{i, map.get(k)};
}
map.put(nums[i], i);
}
throw new IllegalArgumentException("No such two elements in array");
}
复杂度分析: 一次线性遍历数组,因此时间复杂度是 O(n),因此借助了哈希表,因此空间复杂度是 O(n)。
运行结果: 时间击败 98%,空间击败 98%,虽然运行的效果和上面的解法是一样的,但是理论上这才是最优解法,因此相比上面的解法,少了一次线性遍历。