LeetCode | 1. Two Sum 两数之和
Two Sum是LeetCode算法题库中的第一道题，难度为Easy，题目地址为：https://leetcode.com/problems/two-sum/
1. 问题描述
给定一个整形数组和目标值，从数组中找出两个数，其和等于目标值，并输出这两个数的索引。
有两个假设：
- 输入的数组只有一个符合条件的解
- 数组中的元素不能使用两次
示例：
Given nums = [2, 7, 11, 15], target = 9,
Because nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9,
return [0, 1].
2. 解题思路
本题主要有两种方法：暴力（brute force）和映射（hash map）
- 暴力解法：通过两层循环遍历数组以得到所有的组合，将组合数与目标值进行对比，若相同则结束循环（因为假设1的存在）
- 映射：通过增加一个映射表以将循环缩减至一层。遍历数组中的元素，通过目标值与元素的差值与映射表中记录的元素进行对比，若符合则结束循环。
3. 知识点
我是采用了两种编程语言来实现该算法，下面分别来记录我的一些收获。
Python
通过Python来实现该算法时，有三个新知识点：
- 函数注解Function Annotations
- Map函数
- Enumerate函数
函数注解Function Annotations
函数注解是PEP 3107 引入的语法，只能应用于Python 3中。函数注解可以让你在定义函数时，对参数和返回值添加注解。
def foobar(a: int, b: 'it's b', c: str = 5) -> tuple:
return a, b, c
a: int这种是注解参数c: str = 5是注解有默认值的参数-> tuple是注解返回值。
参考：
- 基于 Python 3 新增的函数注解（Function Annotations ）语法实现参数类型检查功能 - Huang Huang 的博客
- https://www.geeksforgeeks.org/function-annotations-python/
Map函数
map()会根据提供的函数对指定序列做映射。
第一个参数 function 以参数序列中的每一个元素调用 function 函数，返回包含每次 function 函数返回值的新列表，在Python 3中是返回迭代器。
语法为：map (function, iteration, ...)
代码示例：
# Return double of n
def addition(n):
return n + n
# We double all numbers using map()
numbers = (1, 2, 3, 4)
result = map(addition, numbers)
print(list(result))
输出为：2, 4, 6, 8
参考：
- https://www.geeksforgeeks.org/python-map-function/
- https://www.runoob.com/python/python-func-map.html
Enumerate函数
enumerate()是用来遍历一个可迭代容器(如列表、元组或字符串)中的元素，同时通过一个计数器变量记录当前元素所对应的索引值。
enumerate()语法：enumerate(sequence, [start=0])，其中start为下标起始位置。返回枚举对象。
通过enumerate()，你不再需要在Python代码中专门去生成元素索引，而是将所有这些工作都交给enumerate()函数处理即可。
示例：
names = ['Bob', 'Alice', 'Guido']
for index, value in enumerate(names, 1):
print(f'{index}: {value}')
这段代码会输入如下内容：
1: Bob
2: Alice
3: Guido
参考：
- 译Python的enumerate()函数揭秘 - Hi,I’m Vimiix
- https://www.runoob.com/python/python-func-enumerate.html
C#
通过C#来实现该算法时，涉及到的新知识点是：
- Dictionary
在C#中，Dictionary的主要用途是提供快速的基于键值的元素查找。Dictionary的结构一般是这样的：Dictionary<[key], [value]>，它包含在System.Collections.Generic名空间中。
在使用Dictionary前，你必须对它的键类型和值类型进行声明。
Dictionary的一些常用用法：
- 创建及初始化:
var myDictionary = new Dictionary - 添加元素:
myDictionary.Add(1, "C#"); - 通过Key查找元素:
myDictionary.ContainsKey(1)) - 通过KeyValuePair遍历元素：
foreach(KeyValuePair
参考：https://www.w3cschool.cn/csharp/csharp-86c42por.html
4. 代码
在刚开始解该算法题时，完全不知道如何下手，在代码实现过程中，也是参考了LeetCode中的Solution及社区的一些讨论。这里把提交的代码列出来，作为参考。
Python实现
两层循环：
class Solution:
def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
length = len(nums)
for i in range(length):
for j in range(i+1, length, 1):
if (nums[i] + nums[j] == target):
return [i, j]
break
通过Python的字典，且把加法变为减法来进行优化，其中关键点在dict_map = {}和for i, num in enumerate(nums):：
class Solution:
def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
dict_map = {}
for i, num in enumerate(nums):
diff = target - num
if diff in dict_map:
return [dict_map[diff], i]
dict_map[num] = i
从Runtime运行时间，能明显感受到第二种算法的优势。
C#实现
两层循环：
public class Solution {
public int[] TwoSum(int[] nums, int target) {
int[] result = new int[2];
for (int i = 0; i < nums.GetLength(0); i++)
{
for (int j = i+1; j < nums.GetLength(0); j++)
{
if (nums[i] + nums[j] == target)
{
result[0] = i;
result[1] = j;
break;
}
}
}
return result;
}
}
通过Dictionary来进行优化：
public class Solution {
public int[] TwoSum(int[] nums, int target) {
var dict_map = new Dictionary();
for (int i = 0; i < nums.Length; i++)
{
int diff = target - nums[i];
if (dict_map.ContainsKey(diff))
{
return new int[] {dict_map[diff], i};
break;
}
else if (!dict_map.ContainsKey(nums[i]))
{
dict_map.Add(nums[i], i);
}
}
return null;
}
}
从Runtime运行时间，相比Python来说，第二种算法的优势不是很大。
