大厂算法面试之leetcode精讲16.set&map

大厂算法面试之leetcode精讲16.set&map

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目录：

1.开篇介绍

2.时间空间复杂度

3.动态规划

4.贪心

5.二分查找

6.深度优先&广度优先

7.双指针

8.滑动窗口

9.位运算

10.递归&分治

11剪枝&回溯

12.堆

13.单调栈

14.排序算法

15.链表

16.set&map

17.栈

18.队列

19.数组

20.字符串

21.树

22.字典树

23.并查集

24.其他类型题

集合与字典 ：

• 集合常见的形式是Set，字典常见的形式是Map
• Set 和 Map 主要的应用场景在于 数据重组 和 数据储存。

集合 与 字典 的区别：

• 共同点：集合、字典 可以储存不重复的值
• 不同点：集合类似于数组，元素的只有key没有value，value就是key。字典是以 [key, value] 的形式储存，键的范围不限于字符串，各种类型的值（包括对象）都可以当作键

时间复杂度：

set或map可以用哈希表或平衡二叉搜索树实现

哈希表实现的map或者set查找的时间复杂度是`O(1)`，哈希表优点是查找非常快，哈希表的缺点是失去了数据的顺序性，平衡二叉搜索树实现的map或set查找时间复杂度是`O(logn)`，它保证了数据顺序性

哈希函数

哈希函数是一个接受输入值的函数，由此输入计算出一个确定输出。

• 均匀分布：哈希函数计算出来的地址均匀分布
• 哈希碰撞：哈希函数计算出来的结果冲突
  1. 开放定址法
  2. 链地址法

ds_201

1. 两数之和 (easy)

方法1.暴力枚举

• 思路：两层for循环，第一层for i:0->n-1, 枚举nums中的每一个数x，第二层for j：i+1->n-1，寻找是否存在两个数字的和是target。
• 复杂度分析：时间复杂度：O(n^2), n为数组的长度。空间复杂度O(1)。

方法2.哈希表：

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• 思路：方法一第一层循环是必须的，关键是优化第二次循环，也就是寻找targrt-x的过程，这里关键采用空间换时间，也就是采用哈希表进行优化，让查找的过程变为O(1)。首先还是遍历nums数组，然后在哈希表中寻找target-x，如果不存在就把当前元素x和下标存入哈希表，如果存在就返回target-x和当前元素的下标
• 复杂度分析：时间复杂度O(n)， n为数组的长度，空间复杂度O(n)，n为数组的长度，主要是哈希表的空间开销

js:

var twoSum = function (nums, target) {
    const map = new Map();
    for (let i = 0; i < nums.length; i++) {//第一层循环
        const complement = target - nums[i];
        if (map.has(complement)) {//判断complement是否在map中
            return [map.get(complement), i]; //存在的话返回两个数的下标
        } else {
            map.set(nums[i], i);//不存在map中就将当前元素和下标存入map
        }
    }
    return [];
};

java:

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        if (Objects.isNull(nums) || nums.length == 0) return null;
        HashMap map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            int complement = target - nums[i];
            if (map.containsKey(complement)) {
                return new int[]{map.get(complement), i};
            }
            map.put(nums[i], i);
        }
        return null;
    }
}

454. 四数相加 II（ medium）

方法1:哈希表

• 思路：在A和B中取出两个数的组合，将这两个数的和作为键，出现次数作为值加入哈希表中，循环C、D，判断C和D中是否存在两个数的和 加 AB中的俩元素的和正好是0，统计组合数
• 复杂度：时间复杂度O(n^2),两个嵌套循环。空间复杂度O(n^2)，哈希表的空间，最差的情况下是n^2

js：

var fourSumCount = function(A, B, C, D) {
    const countAB = new Map();
    //在A和B中取出两个数的组合，将这两个数的和作为键，出现次数作为值加入哈希表中，
    A.forEach(u => B.forEach(v => countAB.set(u + v, (countAB.get(u + v) || 0) + 1)));
    let ans = 0; 
    for (let u of C) {//循环C、D
        for (let v of D) {
            if (countAB.has(-u - v)) {//判断C和D中是否存在两个数的和 加 AB中的俩元素的和正好是0
                ans += countAB.get(-u - v);//累加组合数
            }
        }
    }
    return ans;
};

java：

class Solution {
    public int fourSumCount(int[] A, int[] B, int[] C, int[] D) {
        Map countAB = new HashMap();
        for (int u : A) {
            for (int v : B) {
                countAB.put(u + v, countAB.getOrDefault(u + v, 0) + 1);
            }
        }
        int ans = 0;
        for (int u : C) {
            for (int v : D) {
                if (countAB.containsKey(-u - v)) {
                    ans += countAB.get(-u - v);
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

242. 有效的字母异位词 (easy)

方法1.排序

• 思路：两个字符串转成数组，排序后转回字符串进行比较。
• 复杂度分析：时间复杂度O(nlogn)，排序采用快排，时间复杂度是nlogn，比较两字符串是否相等时间复杂度为n，O(n)+O(nlogn)=O(nlogn)。空间复杂度为O(logn)，排序需要O(logn)的空间，java和js字符串是不可变的，需要额外的 O(n)空间来拷贝字符串，我们忽略这个复杂度，这依赖不同语言实现的细节。

方法2.哈希表:

ds_58

• 思路：采用空间换时间的策略，准备一个数组，循环字符串s，每个元素出现一次加1，然后循环t元素，每次出现的字符减1，如果t中出现一些不在s中的字符 则返回false，所有循环结束 说明两个字符串中每个字符的数量相同
• 复杂度分析： 时间复杂度O(n),n是字符串的长度，空间复杂度O(s)，s为字符集大小

js:

var isAnagram = function(s, t) {
    if (s.length !== t.length) {//长度不想等 直接返回false
        return false;
    }
    const table = new Array(26).fill(0);//大小为26的数组
    for (let i = 0; i < s.length; ++i) {//循环字符串s，每个元素出现一次加1
        table[s.codePointAt(i) - 'a'.codePointAt(0)]++;
    }
    for (let i = 0; i < t.length; ++i) {//循环t元素
        table[t.codePointAt(i) - 'a'.codePointAt(0)]--;//每次出现的字符减1
        //如果t中出现一些字符对于s中的字符 则返回false
        if (table[t.codePointAt(i) - 'a'.codePointAt(0)] < 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;//所有循环结束 说明两个字符串中每个字符的数量相同
}

java:

class Solution {
    public boolean isAnagram(String s, String t) {
        if (s.length() != t.length()) {
            return false;
        }
        int[] table = new int[26];
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            table[s.charAt(i) - 'a']++;
        }
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            table[t.charAt(i) - 'a']--;
            if (table[t.charAt(i) - 'a'] < 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

447. 回旋镖的数量 (medium)

• 思路：循环数组，找出与当前元素距离相同的点，记录频次加入map中，最后循环map，从相同距离的数量中选取两个组合出来，加入结果中。从m个元素中选取两个的排列组合数 是m*(m-1)
• 复杂度：时间复杂度O(n^2)，数组遍历两层，空间复杂度O(n)，哈希表的空间

js：

//m = {1:3,2:5}
var numberOfBoomerangs = function (points) {
    let ans = 0;
    for (const p of points) {
        const m = new Map();
        for (const q of points) {
            //统计距离当前点相同距离的数量 加入map中
            const dis = (p[0] - q[0]) * (p[0] - q[0]) + (p[1] - q[1]) * (p[1] - q[1]);
            m.set(dis, (m.get(dis) || 0) + 1);
        }
        for (const [_, item] of m.entries()) {//从相同距离的点的数量中选取两个
            ans += item * (item - 1);
        }
    }
    return ans;
};

java：

class Solution {
    public int numberOfBoomerangs(int[][] points) {
        int ans = 0;
        for (int[] p : points) {
            Map cnt = new HashMap();
            for (int[] q : points) {
                int dis = (p[0] - q[0]) * (p[0] - q[0]) + (p[1] - q[1]) * (p[1] - q[1]);
                cnt.put(dis, cnt.getOrDefault(dis, 0) + 1);
            }
            for (Map.Entry entry : cnt.entrySet()) {
                int item = entry.getValue();
                ans += item * (item - 1);
            }
        }
        return ans;
    }
}

187. 重复的DNA序列 (medium)

• 思路：用map存储子串出现的次数，循环dna序列，每次截取长度为10的子串，加入map中 并更新出现的次数，次数超过2，加入ans
• 复杂度：时间复杂度O(n)，n是字符串的长度。空间复杂度O(n)

js：

var findRepeatedDnaSequences = function(s) {
    const L = 10;
    const ans = [];
    const cnt = new Map();
    const n = s.length;
    for (let i = 0; i <= n - L; ++i) {
        const sub = s.slice(i, i + L)//截取长度为10的子串
        cnt.set(sub, (cnt.get(sub) || 0) + 1);//加入map中 并更新出现的次数
        if (cnt.get(sub) === 2) {
            ans.push(sub);
        }
    }
    return ans;
};

java:

class Solution {
    static final int L = 10;

    public List findRepeatedDnaSequences(String s) {
        List ans = new ArrayList();
        Map cnt = new HashMap();
        int n = s.length();
        for (int i = 0; i <= n - L; ++i) {
            String sub = s.substring(i, i + L);
            cnt.put(sub, cnt.getOrDefault(sub, 0) + 1);
            if (cnt.get(sub) == 2) {
                ans.add(sub);
            }
        }
        return ans;
    }
}

49. 字母异位词分组 （medium）

方法1.排序

• 思路：遍历字符串数组，对每个字符串中的字符排序，加入map对应的key的数组中。
• 复杂度：时间复杂度O(n*klogk)，n是字符串的个数，k是最长的字符串的长度，排序复杂度O(klogk)，n次排序，哈希表更新O(1)。空间复杂度O(nk)，排序空间复杂度O(nlogk)，map空间复杂度O(nk)，取较大的O(nk)

js：

var groupAnagrams = function(strs) {
    const map = new Map();
    for (let str of strs) {
        let array = Array.from(str);//字符转成数组
        array.sort();//排序
        let key = array.toString();
        let list = map.get(key) ? map.get(key) : new Array();//从map中取到相应的数组
        list.push(str);//加入数组
        map.set(key, list);//重新设置该字符的数组
    }
    return Array.from(map.values());//map中的value转成数组
};

java：

class Solution {
    public List> groupAnagrams(String[] strs) {
        Map> map = new HashMap>();
        for (String str : strs) {
            char[] array = str.toCharArray();
            Arrays.sort(array);
            String key = new String(array);
            List list = map.getOrDefault(key, new ArrayList());
            list.add(str);
            map.put(key, list);
        }
        return new ArrayList>(map.values());
    }
}

方法2.计数

• 思路：题意是字符串的字符都是小写，可以对每个字符串统计其中字符的频次，将每个字符频次相同的字符串放在一组
• 复杂度：时间复杂度O(n*k)，n是字符串个数，k是最长字符串长度，循环字符串数组复杂度O(n)，对每个字符串统计频次复杂度O(k)。空间复杂度O(n*k)，map中存放了n个大小最长为k的字符串。

js：

var groupAnagrams = function(strs) {
    const map = {};
    for (let s of strs) {//循环字符串数组
        const count = new Array(26).fill(0);//字符都是小写，初始化大小为26的数组
        for (let c of s) {//对字符串的每个字符统计频次
            count[c.charCodeAt() - 'a'.charCodeAt()]++;
        }
        map[count] ? map[count].push(s) : map[count] = [s];//加入map
    }
    return Object.values(map);
};

java：

class Solution {
    public List> groupAnagrams(String[] strs) {
        Map> map = new HashMap>();
        for (String str : strs) {
            int[] counts = new int[26];
            int length = str.length();
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                counts[str.charAt(i) - 'a']++;
            }
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
            for (int i = 0; i < 26; i++) {
                if (counts[i] != 0) {
                    sb.append((char) ('a' + i));
                    sb.append(counts[i]);
                }
            }
            String key = sb.toString();
            List list = map.getOrDefault(key, new ArrayList());
            list.add(str);
            map.put(key, list);
        }
        return new ArrayList>(map.values());
    }
}