【LeetCode题目详解】242. 有效的字母异位词349. 两个数组的交集202. 快乐数1. 两数之和（day6补）
本文章代码以c++为例！
一、力扣第242题：有效的字母异位词
先说一下暴力的解法，两层for循环，同时还要记录字符是否重复出现，很明显时间复杂度是 O(n^2)。
暴力的方法这里就不做介绍了，直接看一下有没有更优的方式。
数组其实就是一个简单哈希表，而且这道题目中字符串只有小写字符，那么就可以定义一个数组，来记录字符串s里字符出现的次数。
如果对哈希表的理论基础关于数组，set，map不了解的话可以看这篇：关于哈希表，你该了解这些！
(opens new window)
需要定义一个多大的数组呢，定一个数组叫做record，大小为26 就可以了，初始化为0，因为字符a到字符z的ASCII也是26个连续的数值。
为了方便举例，判断一下字符串s= "aee", t = "eae"。
操作动画如下：
定义一个数组叫做record用来上记录字符串s里字符出现的次数。
需要把字符映射到数组也就是哈希表的索引下标上，因为字符a到字符z的ASCII是26个连续的数值，所以字符a映射为下标0，相应的字符z映射为下标25。
再遍历 字符串s的时候，只需要将 s[i] - ‘a’ 所在的元素做+1 操作即可，并不需要记住字符a的ASCII，只要求出一个相对数值就可以了。 这样就将字符串s中字符出现的次数，统计出来了。
那看一下如何检查字符串t中是否出现了这些字符，同样在遍历字符串t的时候，对t中出现的字符映射哈希表索引上的数值再做-1的操作。
那么最后检查一下，record数组如果有的元素不为零0，说明字符串s和t一定是谁多了字符或者谁少了字符，return false。
最后如果record数组所有元素都为零0，说明字符串s和t是字母异位词，return true。
时间复杂度为O(n)，空间上因为定义是的一个常量大小的辅助数组，所以空间复杂度为O(1)。
C++ 代码如下：
class Solution {
public:
bool isAnagram(string s, string t) {
int record[26] = {0};
for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
// 并不需要记住字符a的ASCII，只要求出一个相对数值就可以了
record[s[i] - 'a']++;
}
for (int i = 0; i < t.size(); i++) {
record[t[i] - 'a']--;
}
for (int i = 0; i < 26; i++) {
if (record[i] != 0) {
// record数组如果有的元素不为零0，说明字符串s和t 一定是谁多了字符或者谁少了字符。
return false;
}
}
// record数组所有元素都为零0，说明字符串s和t是字母异位词
return true;
}
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(1)
二、力扣第349题：两个数组的交集
思路：
这道题目，主要要学会使用一种哈希数据结构：unordered_set，这个数据结构可以解决很多类似的问题。
注意题目特意说明：输出结果中的每个元素一定是唯一的，也就是说输出的结果的去重的， 同时可以不考虑输出结果的顺序
这道题用暴力的解法时间复杂度是O(n^2)，那来看看使用哈希法进一步优化。
那么用数组来做哈希表也是不错的选择，例如242. 有效的字母异位词
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但是要注意，使用数组来做哈希的题目，是因为题目都限制了数值的大小。
而这道题目没有限制数值的大小，就无法使用数组来做哈希表了。
而且如果哈希值比较少、特别分散、跨度非常大，使用数组就造成空间的极大浪费。
此时就要使用另一种结构体了，set ，关于set，C++ 给提供了如下三种可用的数据结构：
- std::set
- std::multiset
- std::unordered_set
std::set和std::multiset底层实现都是红黑树，std::unordered_set的底层实现是哈希表， 使用unordered_set 读写效率是最高的，并不需要对数据进行排序，而且还不要让数据重复，所以选择unordered_set。
思路如图所示：
C++代码如下：
class Solution {
public:
vector intersection(vector& nums1, vector& nums2) {
unordered_set result_set; // 存放结果，之所以用set是为了给结果集去重
unordered_set nums_set(nums1.begin(), nums1.end());
for (int num : nums2) {
// 发现nums2的元素 在nums_set里又出现过
if (nums_set.find(num) != nums_set.end()) {
result_set.insert(num);
}
}
return vector(result_set.begin(), result_set.end());
}
};
- 时间复杂度: O(mn)
- 空间复杂度: O(n)
代码解释如下：
这段代码实现了一个函数 intersection，它接受两个整数数组 nums1 和 nums2 作为参数，返回两个数组的交集。下面我会逐行详细解释这段代码的功能：
vector
这是函数的定义，它的返回类型是一个整数数组 vector
unordered_set
这里定义了一个名为 result_set 的无序集合（unordered_set），用来存放结果集。使用集合的原因是可以自动去重，确保结果中不会有重复的元素。
unordered_set
这里通过 nums1 数组的迭代器构造了一个名为 nums_set 的无序集合。这样做的目的是为了在后面的比较过程中，能够快速地判断某个元素是否在 nums1 中出现过。
for (int num : nums2) {
if (nums_set.find(num) != nums_set.end()) {
result_set.insert(num);
}
}
这是一个循环，遍历了 nums2 数组中的每一个元素。在循环的每一步中，它检查当前元素 num 是否存在于 nums_set 集合中。如果存在，就将该元素插入到 result_set 集合中。
return vector
最后，将 result_set 集合转换为 vector
总结一下，这段代码的功能是找出两个数组 nums1 和 nums2 的交集，并以数组的形式返回。它使用了无序集合来进行元素的去重和快速查找，从而实现了高效的计算交集的功能。
# 拓展
那有同学可能问了，遇到哈希问题我直接都用set不就得了，用什么数组啊。
直接使用set 不仅占用空间比数组大，而且速度要比数组慢，set把数值映射到key上都要做hash计算的。
不要小瞧 这个耗时，在数据量大的情况，差距是很明显的。
# 后记
本题后面 力扣改了 题目描述 和 后台测试数据，增添了 数值范围：
- 1 <= nums1.length, nums2.length <= 1000
- 0 <= nums1[i], nums2[i] <= 1000
所以就可以 使用数组来做哈希表了， 因为数组都是 1000以内的。
对应C++代码如下：
class Solution {
public:
vector intersection(vector& nums1, vector& nums2) {
unordered_set result_set; // 存放结果，之所以用set是为了给结果集去重
int hash[1005] = {0}; // 默认数值为0
for (int num : nums1) { // nums1中出现的字母在hash数组中做记录
hash[num] = 1;
}
for (int num : nums2) { // nums2中出现话，result记录
if (hash[num] == 1) {
result_set.insert(num);
}
}
return vector(result_set.begin(), result_set.end());
}
};
- 时间复杂度: O(m + n)
- 空间复杂度: O(n)
三、力扣第202题：快乐数
思路：
这道题目看上去貌似一道数学问题，其实并不是！
题目中说了会 无限循环，那么也就是说求和的过程中，sum会重复出现，这对解题很重要！
正如：关于哈希表，你该了解这些！
(opens new window)中所说，当我们遇到了要快速判断一个元素是否出现集合里的时候，就要考虑哈希法了。
所以这道题目使用哈希法，来判断这个sum是否重复出现，如果重复了就是return false， 否则一直找到sum为1为止。
判断sum是否重复出现就可以使用unordered_set。
还有一个难点就是求和的过程，如果对取数值各个位上的单数操作不熟悉的话，做这道题也会比较艰难。
C++代码如下：
class Solution {
public:
// 取数值各个位上的单数之和
int getSum(int n) {
int sum = 0;
while (n) {
sum += (n % 10) * (n % 10);
n /= 10;
}
return sum;
}
bool isHappy(int n) {
unordered_set set;
while(1) {
int sum = getSum(n);
if (sum == 1) {
return true;
}
// 如果这个sum曾经出现过，说明已经陷入了无限循环了，立刻return false
if (set.find(sum) != set.end()) {
return false;
} else {
set.insert(sum);
}
n = sum;
}
}
};
- 时间复杂度: O(logn)
- 空间复杂度: O(logn）
四、力扣第1题：两数之和
思路：
很明显暴力的解法是两层for循环查找，时间复杂度是O(n^2)。
这道题目是用数组作为哈希表来解决哈希问题，349. 两个数组的交集
(opens new window)这道题目是通过set作为哈希表来解决哈希问题。
首先我在强调一下 什么时候使用哈希法，当我们需要查询一个元素是否出现过，或者一个元素是否在集合里的时候，就要第一时间想到哈希法。
本题呢，我就需要一个集合来存放我们遍历过的元素，然后在遍历数组的时候去询问这个集合，某元素是否遍历过，也就是 是否出现在这个集合。
那么我们就应该想到使用哈希法了。
因为本地，我们不仅要知道元素有没有遍历过，还要知道这个元素对应的下标，需要使用 key value结构来存放，key来存元素，value来存下标，那么使用map正合适。
再来看一下使用数组和set来做哈希法的局限。
- 数组的大小是受限制的，而且如果元素很少，而哈希值太大会造成内存空间的浪费。
- set是一个集合，里面放的元素只能是一个key，而两数之和这道题目，不仅要判断y是否存在而且还要记录y的下标位置，因为要返回x 和 y的下标。所以set 也不能用。
此时就要选择另一种数据结构：map ，map是一种key value的存储结构，可以用key保存数值，用value在保存数值所在的下标。
C++中map，有三种类型：
| 映射 | 底层实现 | 是否有序 | 数值是否可以重复 | 能否更改数值 | 查询效率 | 增删效率 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| std::map | 红黑树 | key有序 | key不可重复 | key不可修改 | O(log n) | O(log n) |
| std::multimap | 红黑树 | key有序 | key可重复 | key不可修改 | O(log n) | O(log n) |
| std::unordered_map | 哈希表 | key无序 | key不可重复 | key不可修改 | O(1) | O(1) |
std::unordered_map 底层实现为哈希表，std::map 和std::multimap 的底层实现是红黑树。
同理，std::map 和std::multimap 的key也是有序的（这个问题也经常作为面试题，考察对语言容器底层的理解）。 更多哈希表的理论知识请看关于哈希表，你该了解这些！
(opens new window)。
这道题目中并不需要key有序，选择std::unordered_map 效率更高！ 使用其他语言的录友注意了解一下自己所用语言的数据结构就行。
接下来需要明确两点：
- map用来做什么
- map中key和value分别表示什么
map目的用来存放我们访问过的元素，因为遍历数组的时候，需要记录我们之前遍历过哪些元素和对应的下标，这样才能找到与当前元素相匹配的（也就是相加等于target）
接下来是map中key和value分别表示什么。
这道题 我们需要 给出一个元素，判断这个元素是否出现过，如果出现过，返回这个元素的下标。
那么判断元素是否出现，这个元素就要作为key，所以数组中的元素作为key，有key对应的就是value，value用来存下标。
所以 map中的存储结构为 {key：数据元素，value：数组元素对应的下标}。
在遍历数组的时候，只需要向map去查询是否有和目前遍历元素匹配的数值，如果有，就找到的匹配对，如果没有，就把目前遍历的元素放进map中，因为map存放的就是我们访问过的元素。
过程如下：
C++代码：
class Solution {
public:
vector twoSum(vector& nums, int target) {
std::unordered_map map;
for(int i = 0; i < nums.size(); i++) {
// 遍历当前元素，并在map中寻找是否有匹配的key
auto iter = map.find(target - nums[i]);
if(iter != map.end()) {
return {iter->second, i};
}
// 如果没找到匹配对，就把访问过的元素和下标加入到map中
map.insert(pair(nums[i], i));
}
return {};
}
};
- 时间复杂度: O(n)
- 空间复杂度: O(n)
# 总结
本题其实有四个重点：
- 为什么会想到用哈希表
- 哈希表为什么用map
- 本题map是用来存什么的
- map中的key和value用来存什么的
把这四点想清楚了，本题才算是理解透彻了。
很多人把这道题目 通过了，但都没想清楚map是用来做什么的，以至于对代码的理解其实是 一知半解的。
day6（补）