LeetCode刷题笔记（1）—— 两数之和

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两数之和

难度：简单

一、题目描述：

• 给定一个整数数组 nums 和一个整数目标值 target，请你在该数组中找出 和为目标值 的那 两个 整数，并返回它们的数组下标。
• 你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是，数组中同一个元素在答案里不能重复出现。
• 你可以按任意顺序返回答案。

示例 1：

输入：nums = [2,7,11,15], target = 9
输出：[0,1]
解释：因为 nums[0] + nums[1] == 9 ，返回 [0, 1] 。

示例 2：

输入：nums = [3,2,4], target = 6
输出：[1,2]

示例 3：

输入：nums = [3,3], target = 6
输出：[0,1]

提示：

• 2 <= nums.length <= 10^3
• -10^9 <= nums[i] <= 10^9
• -10^9 <= target <= 10^9
• 只会存在一个有效答案

来源：力扣（LeetCode）

二、题解：

解法一：朴素解法

def find(nums, target):
    length = len(nums)
    j = -1
    for i in range(length):
        if (target - nums[i]) in nums:
            if (nums.count(target - nums[i]) == 1) & (target - nums[i] == nums[i]):
                continue
            else:
                j = nums.index(target - nums[i], i + 1)
                break
    if j > 0:
        return [i, j]
    else:
        return []


def main():
    nums = list(map(int, input("请输入nums(整数数组):").strip().split()))
    n = int(input("请输入target(整数目标值):"))
    print(find(nums, n))


main()

注：对于nums = list(map(int, input("请输入nums(整数数组):").strip().split())),指先删除输入的字符串头尾的空格，然后以空格或者制表符为分隔符。map()在Python 3.x中返回的是迭代器,所以Python 3.x要加list()函数将迭代器转化为列表。

对于list(map(int, input().strip().split()))的补充知识：

• 1、map函数用法

  • 描述：map() 函数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。
  • 语法:map(function, iterable, …)
  • 参数：function – 函数
    iterable – 一个或多个序列
  • 返回值：返回一个迭代器。
  • 举例：

    def square(x):  # 计算平方数
        return x ** 2
    
    
    print(map(square, [1, 2, 3, 4, 5]))  # 计算列表各个元素的平方
    # 
    print(list(map(square, [1, 2, 3, 4, 5])))  # 使用 list() 转换为列表
    # [1, 4, 9, 16, 25]
    print(list(map(lambda x: x ** 2, [1, 2, 3, 4, 5])))  # 使用 lambda 匿名函数
    # [1, 4, 9, 16, 25]
    

• 2、 strip()方法：

  • 描述：Python strip() 方法用于移除字符串头尾指定的字符（默认为空格）或字符序列。
    注意：该方法只能删除开头或是结尾的字符，不能删除中间部分的字符。
  • 语法：str.strip([chars]);
  • 补充：
    s.strip(rm) 删除s字符串中开头、结尾处，位于 rm删除序列的字符
    s.lstrip(rm) 删除s字符串中开头处，位于 rm删除序列的字符
    s.rstrip(rm) 删除s字符串中结尾处，位于 rm删除序列的字符
  • 参数：chars – 移除字符串头尾指定的字符序列。
  • 返回值：返回移除字符串头尾指定的字符序列生成的新字符串。
  • 示例：

    str = "*****this is **string** example....wow!!!*****"
    print(str.strip('*'))  # 指定字符串 *
    # 输出：
    # this is **string** example....wow!!!
    

• 3、split()方法

  • 描述：split() 通过指定分隔符对字符串进行切片，如果第二个参数 num 有指定值，则分割为 num+1 个子字符串。
  • 语法：str.split(str="", num=string.count(str))
  • 参数：str – 分隔符，默认为所有的空字符，包括空格、换行(\n)、制表符(\t)等。
    num – 分割次数。默认为 -1, 即分隔所有。
  • 返回值：返回分割后的字符串列表。
  • 举例：

    str = "this is string example....wow!!!"
    print(str.split())  # 以空格为分隔符
    print(str.split('i', 1))  # 以 i 为分隔符
    print(str.split('w'))  # 以 w 为分隔符
    # 输出：
    # ['this', 'is', 'string', 'example....wow!!!']
    # ['th', 's is string example....wow!!!']
    # ['this is string example....', 'o', '!!!']
    # 亲测str.split()和str.split( )输出结果无区别。
    

解法二：对解法一的优化

def find(nums, target):
    lens = len(nums)
    j = -1
    for i in range(1, lens):
        temp = nums[:i]
        if (target - nums[i]) in temp:
            j = temp.index(target - nums[i])
            break
    if j >= 0:
        return [j, i]


def main():
    nums = list(map(int, input("请输入nums(整数数组):").strip().split()))
    n = int(input("请输入target(整数目标值):"))
    print(find(nums, n))


main()

注：这里优化了解法一的代码，num2 的查找并不需要每次从 nums 查找一遍，只需要从 num1 位置之前或之后查找即可。为了方便， index 这里选择从 num1 位置之前查找。

对于 temp = nums[:i]的补充知识：

• 1、切片：

  • 一个完整的切片表达式包含两个“:”，用于分隔三个参数（start_index、end_index、step），当只有一个“:”时，默认第三个参数step=1。
  • 切片操作基本表达式：object[start_index : end_index : step]
  • step：正负数均可，其绝对值大小决定了切取数据时的“步长”，而正负号决定了“切取方向”，正表示“从左往右”取值，负表示“从右往左”取值。当step省略时，默认为1，即从左往右以增量1取值。“切取方向非常重要！
  • start_index：表示起始索引（包含该索引本身）；该参数省略时，表示从对象“端点”开始取值，至于是从“起点”还是从“终点”开始，则由step参数的正负决定，step为正从“起点”开始，为负从“终点”开始。
  • end_index：表示终止索引（不包含该索引本身）；该参数省略时，表示一直取到数据”端点“，至于是到”起点“还是到”终点“，同样由step参数的正负决定，step为正时直到”终点“，为负时直到”起点“。
  • 举例:

    a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    print(a[:])  # 从左往右
    # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    
    print(a[::])  # 从左往右
    # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    
    print(a[::-1])  # 从右往左
    # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
    
    # 代表[start_index:end_index]
    # 注意：初始值是1而不是0；  6是不包含的，输出的只有1到5
    print(a[1:6])  # step=1，从左往右取值，start_index=1到end_index=6同样表示从左往右取值。
    # [1, 2, 3, 4, 5]
    
    # 代表[start_index:end_index:step]
    print(a[1:6:-1])  # step=-1，决定了从右往左取值，而start_index=1到end_index=6决定了从左往右取值，两者矛盾。
    # [] # 输出为空列表，说明没取到数据。
    
    # 代表[start_index:end_index]
    print(a[6:1])  # step=1，决定了从左往右取值，而start_index=6到end_index=1决定了从右往左取值，两者矛盾。
    # [] # 同样输出为空列表。
    
    # 代表[:end_index]
    print(a[:6])  # step=1，从左往右取值，从“起点”开始一直取到end_index=6。
    # [0, 1, 2, 3, 4, 5]
    
    # 代表[:end_index:step]
    print(a[:6:-1])  # step=-1，从右往左取值，从“终点”开始一直取到end_index=6。
    # [9, 8, 7]
    
    # 代表[start_index:]
    print(a[6:])  # step=1，从左往右取值，从start_index=6开始，一直取到“终点”。
    # [6, 7, 8, 9]
    
    # 代表[start_index::step]
    print(a[6::-1])  # step=-1，从右往左取值，从start_index=6开始，一直取到“起点”。
    # [6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
    

• 2、range() 函数用法：

  • Python3 range() 函数返回的是一个可迭代对象（类型是对象），而不是列表类型， 所以打印的时候不会打印列表。
    Python3 list() 函数是对象迭代器，可以把range()返回的可迭代对象转为一个列表，返回的变量类型为列表。
  • 语法：range(stop)
    range(start, stop[, step])
  • 参数说明：
    start: 计数从 start 开始。默认是从 0 开始。例如range（5）等价于range（0， 5）;
    stop: 计数到 stop 结束，但不包括 stop。例如：range（0， 5） 是[0, 1, 2, 3, 4]没有5
    step：步长，默认为1。例如：range（0， 5） 等价于 range(0, 5, 1)

解法三：字典来模拟哈希查询的过程求解（来自Leecode题解）

def twoSum(nums, target):
    hashmap = {}
    for ind, num in enumerate(nums):
        hashmap[num] = ind
    for i, num in enumerate(nums):
        j = hashmap.get(target - num)
        if j is not None and i != j:
            return [i, j]

注：第一个for循环的过程是模拟建立哈希表，第二个for循环是查询。

补充知识：

• 1、Hash(哈希)

  • 介绍：Hash ：散列，通过关于键值(key)的函数，将数据映射到内存存储中一个位置来访问。这个过程叫做Hash，这个映射函数称做散列函数，存放记录的数组称做散列表(Hash Table),又叫哈希表。它是基于快速存取的角度设计的，也是一种典型的“空间换时间”的做法。该数据结构可以理解为一个线性表，但是其中的元素不是紧密排列的，而是可能存在空隙。
  • Hash的优点：先分类再查找，通过计算缩小范围，加快查找速度。
  • 举例：对于集合：｛13,19,25,27,17｝，
    （1）若是采用数组或链表结构：
    访问其中的一个元素（如18），需要遍历整个集合的元素，时间复杂度为O(n)。
    （2）而采用哈希表时:
    假如散列函数为H[key] = key % 5；则集合元素对应的hash值分别为｛3,4,0,2,2｝。
    访问元素（18）只需要在Hash值为2的集合中寻找即可.
    如果访问没有哈希冲突的元素，例如访问（25），可以直接访问哈希值为（0）的值。
  • 故hash时间复杂度最差（所有的数据都映射到了内存存储中的同一个位置）才为O(n),最优情况（没有冲突的时候）下只需要O(1);一个好的哈希函数(散列函数)的值应尽可能平均分布。

  • 由上面的例子，我们可以想象，如果由大量的数据，采用数组或是链表存储时，访问需要遍历，耗费的时间非常多，而Hash表通过哈希计算，可以直接定位到数据所在位置（发生哈希冲突时，哈希值相同，可以定位到较小范围）大大加快了 查找的速度，节省了大量时间。

• 2、enumerate() 函数

  • 描述：enumerate() 函数用于将一个可遍历的数据对象(如列表、元组或字符串)组合为一个索引序列，同时列出数据和数据下标，一般用在 for 循环当中。
  • 语法：enumerate(sequence, [start=0])
  • 参数：sequence – 一个序列、迭代器或其他支持迭代对象；start – 下标起始位置。
  • 返回值：返回 enumerate(枚举) 对象。
  • 示例：

    seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
    print(list(enumerate(seasons)))
    # [(0, 'Spring'), (1, 'Summer'), (2, 'Fall'), (3, 'Winter')]
    print(list(enumerate(seasons, start=1)))  # 小标从 1 开始
    # [(1, 'Spring'), (2, 'Summer'), (3, 'Fall'), (4, 'Winter')]
    

    seq = ['one', 'two', 'three']
    for i, element in enumerate(seq):# 注意：这里的i 和element均为自定义的，写成a和b也行
        print(i, element)
    # 输出：
    # 0 one
    # 1 two
    # 2 three
    

解法四：对解法三的优化（来自Leecode题解）

def twoSum(nums, target):
    hashmap = {}
    for i, num in enumerate(nums):
        if hashmap.get(target - num) is not None:
            return [i, hashmap.get(target - num)]
        hashmap[num] = i  # 这句不能放在if语句之前，解决list中有重复值或target-num=num的情况

注：类似解法二，不需要 mun2 不需要在整个 dict 中去查找。可以在 num1 之前的 dict 中查找，因此就只需要一次循环可解决。
参考：

• python3教程 | 菜鸟教程
• 彻底搞懂Python切片操作 - __风 - 博客园
• leetcode题解：小白 Python 几种解法
• Hash详解|CSDN

三、输出结果：

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