leetcode哈希表必刷题——有效的字母异位词、两个数组的交集、快乐数、两数之和、四数相加 II、赎金信、三数之和、四数之和

有效的字母异位词

题目链接

给定两个字符串 s 和 t ，编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。

**注意：**若 s 和 t 中每个字符出现的次数都相同，则称 s 和 t 互为字母异位词。

示例 1:

输入: s = "anagram", t = "nagaram"
输出: true

示例 2:

输入: s = "rat", t = "car"
输出: false

提示:

• 1 <= s.length, t.length <= 5 * 104
• s 和 t 仅包含小写字母

Python：

# 数组
class Solution:
    def isAnagram(self, s: str, t: str) -> bool:
        if len(s) != len(t):
            return False
        c1 = [0] * 26
        c2 = [0] * 26
        for ch in s:
            c1[ord(ch) - ord("a")] += 1
        for ch in t:
            c2[ord(ch) - ord("a")] += 1
        return c1 == c2

# t 是 s的异位词等价于「两个字符串排序后相等」。因此我们可以对字符串 s 和 t 分别排序，看排序后的字符串是否相等即可判断。此外，如果 s 和 t 的长度不同，t 必然不是 s 的异位词。

class Solution:
    def isAnagram(self, s: str, t: str) -> bool:
        if len(s) != len(t):
            return False
        return sorted(s) == sorted(t)

class Solution:
    def isAnagram(self, s: str, t: str) -> bool:
        ls, lt = len(s), len(t)
        if ls != lt:
            return False
        h = {}
        for i in range(ls):
            if s[i] in h:
                h[s[i]] += 1
            else:
                h[s[i]] = 1
        for i in range(lt):
            if t[i] in h:
                h[t[i]] -= 1
                if h[t[i]] < 0:
                    return False
            else:
                return False
        return True

class Solution:
    def isAnagram(self, s: str, t: str) -> bool:
        ls, lt = len(s), len(t)
        if ls != lt:
            return False
        h = defaultdict(int)
        for i in range(ls):
            h[s[i]] += 1
        for i in range(lt):
            h[t[i]] -= 1
            if h[t[i]] < 0:
                return False
        for i in h.values():
            if i != 0:
                return False
        return True

Go：

//使用数组

func isAnagram(s, t string) bool {
    if len(s) != len(t) {
		return false
	}
    var c1, c2 [26]int
    for _, ch := range s {
        c1[ch-'a']++
    }
    for _, ch := range t {
        c2[ch-'a']++
    }
    return c1 == c2
}

//t 是 s的异位词等价于「两个字符串排序后相等」。因此我们可以对字符串 s 和 t 分别排序，看排序后的字符串是否相等即可判断。此外，如果 s 和 t 的长度不同，t 必然不是 s 的异位词。

func isAnagram(s, t string) bool {
	if len(s) != len(t) {
		return false
	}
	s1, s2 := []byte(s), []byte(t)
	sort.Slice(s1, func(i, j int) bool { return s1[i] < s1[j] })
	sort.Slice(s2, func(i, j int) bool { return s2[i] < s2[j] })
	return string(s1) == string(s2)
}

func isAnagram(s string, t string) bool {
	if len(s) != len(t) {
		return false
	}
	h := make(map[rune]int)
	for _, char := range s {
		h[char]++
	}
	for _, char := range t {
		h[char]--
		if h[char] < 0 {
			return false
		}
	}
	return true
}

两个数组的交集

题目链接

给定两个数组 nums1 和 nums2 ，返回 它们的交集 。输出结果中的每个元素一定是 唯一 的。我们可以 不考虑输出结果的顺序 。

示例 1：

输入：nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2]
输出：[2]

示例 2：

输入：nums1 = [4,9,5], nums2 = [9,4,9,8,4]
输出：[9,4]
解释：[4,9] 也是可通过的

提示：

• 1 <= nums1.length, nums2.length <= 1000
• 0 <= nums1[i], nums2[i] <= 1000

Python：

class Solution:
    def intersection(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> List[int]:
        return list(set(nums1) & set(nums2))

class Solution:
    def intersection(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> List[int]:
        return list(set([x for x in nums1 if x in nums2]))

class Solution:
    def intersection(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> List[int]:
        nums1 = set(nums1)
        nums2 = set(nums2)
        return [x for x in nums1 if x in nums2]

class Solution:
    def intersection(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> List[int]:
        nums1=set(nums1)
        return [x for x in nums1 if x in nums2]

class Solution:
    def intersection(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> List[int]:
        vis = {}
        out = []
        for i in nums1:
            vis[i] = False
        for i in nums2:
            if i in vis:
                vis[i] = True
        for k, v in vis.items():
            if v:
                out.append(k)
        return out

Go：

func intersection(nums1 []int, nums2 []int) []int {
	vis := make(map[int]bool)
	out := make([]int, 0)
	for _, i := range nums1 {
		vis[i] = false
	}
	for _, i := range nums2 {
		if _, ok := vis[i]; ok {
			vis[i] = true
		}
	}
	for k, v := range vis {
		if v == true {
			out = append(out, k)
		}
	}
	return out
}

快乐数

题目链接

编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

「快乐数」 定义为：

• 对于一个正整数，每一次将该数替换为它每个位置上的数字的平方和。
• 然后重复这个过程直到这个数变为 1，也可能是 无限循环 但始终变不到 1。
• 如果这个过程 结果为 1，那么这个数就是快乐数。

如果 n 是 快乐数 就返回 true ；不是，则返回 false 。

示例 1：

输入：n = 19
输出：true
解释：
12 + 92 = 82
82 + 22 = 68
62 + 82 = 100
12 + 02 + 02 = 1

示例 2：

输入：n = 2
输出：false

提示：

• 1 <= n <= 23^1 - 1

Python：

# 哈希表
class Solution:
    def isHappy(self, n: int) -> bool:
        seen = set()
        while n != 1 and n not in seen:
            seen.add(n)
            n = self.get_sum(n)
        return n == 1

    def get_sum(self, n: int):
        _sum = 0
        while n > 0:
            n, digit = divmod(n, 10)
            _sum += digit**2
        return _sum

# 双指针法
class Solution:
    def isHappy(self, n: int) -> bool:
        def step(num):
            _sum = 0
            while num > 0:
                num, digit = divmod(num, 10)
                _sum += digit**2
            return _sum
        slow, fast = n, step(n)
        while fast != 1 and slow != fast:
            slow = step(slow)
            fast = step(step(fast))
        return fast == 1

Go：

//哈希表
func isHappy(n int) bool {
	seen := make(map[int]bool)
	for ; n != 1 && !seen[n]; n, seen[n] = getSum(n), true {
	}
	return n == 1
}

func getSum(n int) (sum int) {
	for n > 0 {
		sum += (n % 10) * (n % 10)
		n /= 10
	}
	return sum
}

//双指针法
func isHappy(n int) bool {
    slow, fast := n, step(n)
    for fast != 1 && slow != fast {
        slow = step(slow)
        fast = step(step(fast))
    }
    return fast == 1
}

func step(n int) int {
    sum := 0
    for n > 0 {
        sum += (n%10) * (n%10)
        n = n/10
    }
    return sum
}

两数之和

题目链接

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 target 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 <= 104
• -109 <= nums[i] <= 109
• -109 <= target <= 109
• 只会存在一个有效答案

Python：

#暴力解法
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        n = len(nums)
        for i in range(n):
            for j in range(i + 1, n):
                if nums[i] + nums[j] == target:
                    return [i, j]
        
        return []

#哈希表
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        hashtable = dict()
        for i, num in enumerate(nums):
            if target - num in hashtable:
                return [hashtable[target - num], i]
            hashtable[nums[i]] = i
        return []

Go：

//暴力解法
func twoSum(nums []int, target int) []int {
    for i, x := range  nums {
        for j := i + 1; j < len(nums); j++ {
            if x+nums[j] == target {
                return []int{i, j}
            }
        }
    }
    return nil
}

//哈希表
func twoSum(nums []int, target int) []int {
    hashTable := map[int]int{}
    for i, x := range nums {
        if p, ok := hashTable[target-x]; ok {
            return []int{p, i}
        }
        hashTable[x] = i
    }
    return nil
}

四数相加 II

题目链接

给你四个整数数组 nums1、nums2、nums3 和 nums4 ，数组长度都是 n ，请你计算有多少个元组 (i, j, k, l) 能满足：

• 0 <= i, j, k, l < n
• nums1[i] + nums2[j] + nums3[k] + nums4[l] == 0

示例 1：

输入：nums1 = [1,2], nums2 = [-2,-1], nums3 = [-1,2], nums4 = [0,2]
输出：2
解释：
两个元组如下：
1. (0, 0, 0, 1) -> nums1[0] + nums2[0] + nums3[0] + nums4[1] = 1 + (-2) + (-1) + 2 = 0
2. (1, 1, 0, 0) -> nums1[1] + nums2[1] + nums3[0] + nums4[0] = 2 + (-1) + (-1) + 0 = 0

示例 2：

输入：nums1 = [0], nums2 = [0], nums3 = [0], nums4 = [0]
输出：1

提示：

• n == nums1.length
• n == nums2.length
• n == nums3.length
• n == nums4.length
• 1 <= n <= 200
• -2^28 <= nums1[i], nums2[i], nums3[i], nums4[i] <= 2^28

Python：

class Solution:
    def fourSumCount(
        self, nums1: List[int], nums2: List[int], nums3: List[int], nums4: List[int]
    ) -> int:
        count = 0
        sum_count = defaultdict(int)
        for i in nums1:
            for j in nums2:
                sum_count[i + j] += 1
        for i in nums3:
            for j in nums4:
                count += sum_count[-(i + j)]
        return count
#四数求和问题一个最常用的优化方法是通过降低复杂度，但这也取决于具体问题的需求。最直接的方法，即四个数组的四次循环，其时间复杂度为O(n^4)。以上述方法通过两次双重循环和哈希表降低了时间复杂度到O(n^2)。

class Solution:
    def fourSumCount(self, A: List[int], B: List[int], C: List[int], D: List[int]) -> int:
        countAB = collections.Counter(u + v for u in A for v in B)
        ans = 0
        for u in C:
            for v in D:
                if -u - v in countAB:
                    ans += countAB[-u - v]
        return ans

Go：

func fourSumCount(nums1 []int, nums2 []int, nums3 []int, nums4 []int) int {
	sumCount := make(map[int]int)
	count := 0
	for _, num1 := range nums1 {
		for _, num2 := range nums2 {
			sumCount[num1+num2]++
		}
	}
	for _, num3 := range nums3 {
		for _, num4 := range nums4 {
			count += sumCount[-(num3 + num4)]
		}
	}
	return count
}
//四数求和问题一个最常用的优化方法是通过降低复杂度，但这也取决于具体问题的需求。最直接的方法，即四个数组的四次循环，其时间复杂度为O(n^4)。以上述方法通过两次双重循环和哈希表降低了时间复杂度到O(n^2)。

赎金信

题目链接

给你两个字符串：ransomNote 和 magazine ，判断 ransomNote 能不能由 magazine 里面的字符构成。

如果可以，返回 true ；否则返回 false 。

magazine 中的每个字符只能在 ransomNote 中使用一次。

示例 1：

输入：ransomNote = "a", magazine = "b"
输出：false

示例 2：

输入：ransomNote = "aa", magazine = "ab"
输出：false

示例 3：

输入：ransomNote = "aa", magazine = "aab"
输出：true 

提示：

• 1 <= ransomNote.length, magazine.length <= 10^5
• ransomNote 和 magazine 由小写英文字母组成

Python：

class Solution:
    def canConstruct(self, ransomNote: str, magazine: str) -> bool:
        if len(ransomNote) > len(magazine):
            return False
        return not collections.Counter(ransomNote) - collections.Counter(magazine)

#数组，速度最快
class Solution:
    def canConstruct(self, ransomNote: str, magazine: str) -> bool:
        if len(ransomNote) > len(magazine):
            return False
        cnt = [0] * 26
        for i in magazine:
            cnt[ord(i) - ord("a")] += 1
        for i in ransomNote:
            t = ord(i) - ord("a")
            cnt[t] -= 1
            if cnt[t] < 0:
                return False
        return True

class Solution:
    def canConstruct(self, ransomNote: str, magazine: str) -> bool:
        m = defaultdict(int)
        for i in magazine:
            m[i] += 1
        for i in ransomNote:
            if i in m and m[i]:
                m[i] -= 1
            else:
                return False
        return True

Go：

//哈希表
func canConstruct(ransomNote string, magazine string) bool {
    
	m := make(map[rune]int)
	for _, v := range magazine {
		m[v]++
	}
	for _, v := range ransomNote {
		if value, ok := m[v]; ok && value > 0 {
			m[v]--
		} else {
			return false
		}
	}
	return true
}

//数组
func canConstruct(ransomNote, magazine string) bool {
    if len(ransomNote) > len(magazine) {
        return false
    }
    cnt := [26]int{}
    for _, ch := range magazine {
        cnt[ch-'a']++
    }
    for _, ch := range ransomNote {
        cnt[ch-'a']--
        if cnt[ch-'a'] < 0 {
            return false
        }
    }
    return true
}

三数之和

题目链接

给你一个整数数组 nums ，判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != k 且 j != k ，同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请

你返回所有和为 0 且不重复的三元组。

**注意：**答案中不可以包含重复的三元组。

示例 1：

输入：nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出：[[-1,-1,2],[-1,0,1]]
解释：
nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2] 。
注意，输出的顺序和三元组的顺序并不重要。

示例 2：

输入：nums = [0,1,1]
输出：[]
解释：唯一可能的三元组和不为 0 。

示例 3：

输入：nums = [0,0,0]
输出：[[0,0,0]]
解释：唯一可能的三元组和为 0 。 

提示：

• 3 <= nums.length <= 3000
• -10^5 <= nums[i] <= 10^5

Python：

#集合法
class Solution:
    def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        result = []  # 初始化结果列表
        nums.sort()  # 对输入的列表进行排序
        for i in range(len(nums) - 2):  # 遍历每个元素
            if nums[i] > 0:  # 当前数大于0，由于是排序过的列表，后面的数肯定都大于0，不可能再找到和为0的三个数，因此直接退出循环
                break
            if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:  # 当前数和上一个数相同，跳过以避免出现重复的结果
                continue
            seen = set()  # 初始化一个集合，用来保存已经遍历过的数
            j = i + 1
            while j < len(nums):  # 从当前数的下一个元素开始扫描
                complement = -(nums[i] + nums[j])  # 计算需要查找的补数值，这个补数值和当前的数与下一个数相加的和应该等于0
                if complement in seen:  # 如果这个补数值已经在seen集合中，说明找到了一个有效的组合，将其放入结果列表
                    result.append([nums[i], nums[j], complement])
                    # 向后移动指针以避免重复的解决方案
                    while j + 1 < len(nums) and nums[j] == nums[j + 1]:
                        j += 1
                else:
                    seen.add(nums[j])  # 如果补数值不在seen集合中，将当前的数加入seen集合
                j += 1
        return result  # 返回结果列表

#双指针法
class Solution:
    def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        nums.sort()  # 先将数组排序
        result = []  # 结果集
        l = len(nums)
        for i in range(l - 2):  # 遍历数组，为什么是到 l - 2，因为我们需要找的是三个数的组合
            if nums[i] > 0:  # 如果第一个元素已经大于0，不需要进一步检查
                break
            if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:  # 如果当前数字和前一个相同，跳过这个数字，防止结果中出现重复的组合
                continue
            left, right = i + 1, l - 1  # 定义双指针
            while left < right:  # 当左指针小于右指针的时候，执行以下操作
                total = nums[i] + nums[left] + nums[right]  # 计算三个数的和
                if total < 0:  # 和小于0，需要增大，所以左指针右移
                    left += 1
                elif total > 0:  # 和大于0，需要减小，所以右指针左移
                    right -= 1
                else:  # 和为0，记录这个组合
                    result.append([nums[i], nums[left], nums[right]])
                    left += 1  # 为了寻找下一个可能的组合，左指针右移
                    right -= 1  # 右指针左移
                    while left < right and nums[left] == nums[left - 1]:  # 跳过重复的组合
                        left += 1
                    while left < right and nums[right] == nums[right + 1]:  # 跳过重复的组合
                        right -= 1
        return result  # 返回结果集

Go：

//哈希表
func threeSum(nums []int) [][]int {
	var result [][]int
	sort.Ints(nums)
	for i := 0; i < len(nums)-2; i++ {
		if nums[i] > 0 {
			break
		}
		if i > 0 && nums[i] == nums[i-1] {
			continue
		}
		seen := make(map[int]bool)
		for j := i + 1; j < len(nums); j++ {
			complement := -(nums[i] + nums[j])
			if seen[complement] {
				result = append(result, []int{nums[i], complement, nums[j]})
				for j+1 < len(nums) && nums[j] == nums[j+1] {
					j++
				}
			}
			seen[nums[j]] = true
		}
	}
	return result
}

//双指针
func threeSum(nums []int) [][]int {
	var result [][]int
	sort.Ints(nums)
	l := len(nums)
	for i := 0; i < l-2; i++ {
		if nums[i] > 0 {
			break
		}
		if i > 0 && nums[i] == nums[i-1] {
			continue
		}
		left, right := i+1, l-1
		for left < right {
			sum := nums[i] + nums[left] + nums[right]
			if sum < 0 {
				left++
			} else if sum > 0 {
				right--
			} else {
				result = append(result, []int{nums[i], nums[left], nums[right]})
				left++
				right--
				for left < right && nums[left] == nums[left-1] {
					left++
				}
				for left < right && nums[right] == nums[right+1] {
					right--
				}
			}
		}
	}
	return result
}

四数之和

题目链接

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：

• 0 <= a, b, c, d < n
• a、b、c 和 d 互不相同
• nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target

你可以按 任意顺序 返回答案 。

示例 1：

输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]

示例 2：

输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出：[[2,2,2,2]]

提示：

• 1 <= nums.length <= 200
• -10^9 <= nums[i] <= 10^9
• -10^9 <= target <= 10^9

Python：

#双指针法
class Solution:
    def fourSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[List[int]]:
        result = []
        nums.sort()
        l = len(nums)
        for i in range(l - 3):
            if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:
                continue
            for j in range(l - 1, 2, -1):
                if j < l - 1 and nums[j] == nums[j + 1]:
                    continue
                left, right = i + 1, j - 1
                while left < right:
                    total = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right]
                    if total < target:
                        left += 1
                    elif total > target:
                        right -= 1
                    else:
                        result.append([nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]])
                        left += 1
                        right -= 1
                        while left < right and nums[left] == nums[left - 1]:
                            left += 1
                        while left < right and nums[right] == nums[right + 1]:
                            right -= 1
        return result

#集合法
class Solution:
    def fourSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[List[int]]:
        # 创建频率字典，用于存放每一个数出现的次数
        freq = {}
        for num in nums:
            freq[num] = freq.get(num, 0) + 1
        # 创建存放结果的集合，用于去重
        ans = set()
        # 遍历数组的每一个数
        for i in range(len(nums)):
            # 双层遍历，找到三元组
            for j in range(i + 1, len(nums)):
                for k in range(j + 1, len(nums)):
                    # 计算需要寻找的值
                    val = target - (nums[i] + nums[j] + nums[k])
                    # 判断需要寻找的值是否在字典中
                    if val in freq:
                        # 计算当前三元组中是否有重复值
                        count = (nums[i] == val) + (nums[j] == val) + (nums[k] == val)
                        # 检查字典中该值的个数是否大于三元组中的个数
                        if freq[val] > count:
                            # 添加到结果集中
                            ans.add(tuple(sorted([nums[i], nums[j], nums[k], val])))
        # 返回格式化后的结果
        return [list(x) for x in ans]

Go：

//双指针法，可类比三数之和这道题
func fourSum(nums []int, target int) [][]int {
	var result [][]int
	sort.Ints(nums)
	l := len(nums)
	for i := 0; i < l-3; i++ {
		if i > 0 && nums[i] == nums[i-1] {
			continue
		}
		for j := l - 1; j > 2; j-- {
			if j < l-1 && nums[j] == nums[j+1] {
				continue
			}
			for left, right := i+1, j-1; left < right; {
				sum := nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right]
				if sum < target {
					left++
				} else if sum > target {
					right--
				} else {
					result = append(result, []int{nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]})
					left++
					right--
					for left < right && nums[left] == nums[left-1] {
						left++
					}
					for left < right && nums[right] == nums[right+1] {
						right--
					}
				}
			}
		}
	}
	return result
}

//硬用哈希表，不建议
func fourSum(nums []int, target int) [][]int {
	freq := make(map[int]int)
	for _, num := range nums {
		freq[num] = freq[num] + 1
	}
	var ans [][]int
	for i := 0; i < len(nums); i++ {
		for j := i + 1; j < len(nums); j++ {
			for k := j + 1; k < len(nums); k++ {
				val := target - (nums[i] + nums[j] + nums[k])
				if _, ok := freq[val]; ok {
					count := 0
					if nums[i] == val {
						count++
					}
					if nums[j] == val {
						count++
					}
					if nums[k] == val {
						count++
					}
					if freq[val] > count {
						quadruplet := []int{nums[i], nums[j], nums[k], val}
						sort.Ints(quadruplet)
						if !contains(ans, quadruplet) {
							ans = append(ans, quadruplet)
						}
					}
				}
			}
		}
	}
	return ans
}

func contains(quadruplets [][]int, quadruplet []int) bool {
	for _, q := range quadruplets {
		if equal(q, quadruplet) {
			return true
		}
	}
	return false
}

func equal(a, b []int) bool {
	if len(a) != len(b) {
		return false
	}
	for i, v := range a {
		if v != b[i] {
			return false
		}
	}
	return true
}