LeetCode题解1-两数之和(Java)

题目描述：

给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target，请你在该数组中找出和为目标值的那两个整数，并返回他们的数组下标。

你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是，你不能重复利用这个数组中同样的元素。

示例:

给定 nums = [2, 7, 11, 15], target = 9

因为 nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9
所以返回 [0, 1]

来源：力扣（LeetCode）
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题目分析：

题目中有以下条件是我们正确解答题目的关键：

1. “假设每种输入只会对应一个答案”，说明数组中如果有重复数字并且重复数字是答案的一部分，那么重复数字有且仅有两个并且这两个就是答案，如：

给定 nums = [3, 3, 1, 9], target = 6
因为 nums[0] + nums[1] = 3 + 3 = 6
所以返回 [0, 1]

2. “不能重复利用这个数组中同样的元素”，无法使用双层循环这样的暴力解法。

解答：
为了便于说明我们还是先使用暴力解法：
使用双层循环，第一层循环找到当前值与目标值的差值tempJ。第二层循环寻找tempJ是否存在,如果存在则返回其位置

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        int i = 0, j = 0;
        for (; i < nums.length; i++) {
            int tempJ = target - nums[i];
            j = getNumJ(nums,tempJ,i);
            if(j != -1 ){
                break;
            }
        }
        return new int[]{i, j};
    }

    /**
     * @param nums
     * @param tempJ
     * @param i
     * @return 如何元素存在则返回元素的位置，否则返回-1
     */
    private int getNumJ(int[] nums, int tempJ ,int i) {
        for (int j = i+1; j < nums.length; j++) {
            if(nums[j] == tempJ){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

我们可以看到在上述解法的时候，找tempJ的时候元素被使用了多次，我们应当寻找快速定位到tempJ的方式；我们可以想到利用HashMap来存储数据，从而快速定位。
最终我们得到的解决方案如下：

public class Solution {

    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        HashMap numMap = new HashMap<>();
        int i = 0, j = 0;
        for (; i < nums.length; i++) {
            int tempJ = target - nums[i];
            Integer position = numMap.get(tempJ);
            if(position != null){
                j = position;
                break;
            }
            numMap.put(nums[i],i);
        }
        return new int[]{j, i};
    }
}

那么HashMap在get数据难道不是通过遍历的方式么？当然不是，HashMap是Java中较为基础的数据接构，感兴趣的同学可以去阅读下源码。这里简单的说明下他是如何通过hash存储和取值的。
在jdk1.8之前hashmap是使用数组+链表的形式存储的，数据结构如下图

HashMap数据结构.png

当我们向该数据结构中存键值对（key-value）时，会获取“key”的hashCode（不同类型key的hashCode的生成方式可以参看该类的hashCode方法，如Integer的hashCode为Integer的value），获取到的每一个hashCode对应数组上的一个位置，插入的时候直接将value放到该位置上，如果当前位置不为空，则直接放到该位置对应的链表中。至于取值的方式就显而易见了，直接获取key的hashCode，找到它在数组中的位置，获取该位置的值即可，如果当前位置的key不是我们想要的那个key，则需要遍历该位置对应的链表获取到对应的值。到这里你可能会说，这里还是会遍历，是否能满足只遍历一次数据的需求？当然能，理由在“题目分析”的第一点已经说了，我们需要的答案的数据最多只有两个重复的，并且我们在找j的时候，j还没有被插入，因此不会存在hash冲突，不需要遍历。