图解两数之和:哈希表法

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两数之和是一道非常经典,也非常高频的面试题,题目大意如下:

今天我们就一起探讨一下这道题的解法。

太长不看版

  • 可以通过暴力运算,遍历nums中的每一个元素,查找数组剩余部分是否有匹配的值;
  • 更高效的方式是利用哈希表key唯一且访问快的特性,建立map存储未命中的值。遍历nums中的元素,查找map上是否有匹配的目标值,否则将当前元素存储到map上。

暴力运算法

暴力运算法很简单,通过首层for循环遍历数组中的每个元素curr,再通过另外一层for循环寻找target - curr值。

代码如下:

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双层for循环导致暴力运算法时间复杂度为 O(n2),在2020年的今天着实不能令大部分人满意。

哈希表法

哈希表(也叫散列表)是一种数据结构,其定义如下:

我们可以把它理解为词典,词典里的每个词条都是唯一的,在这个词条后面记录着词条的含义。就像查词典时我们能够很快速的定位到词条,哈希表的访问速度也非常快,其时间复杂度为O(1)。

JavaScript中常规的键值对对象就是哈希表的实现。

接下来我们就结合题目中的case通过图解的方式来说明哈希表法如何计算两数之和。

0.初始化

初始化时我们会拿到nums数组[2, 1, 7, 11, 15]target9,同时map初始化为空对象{}用于存放未匹配成功的键值对:


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接下来将遍历nums数组。

1.开始遍历数组

遍历开始,此时:

  • 当前map为空{}
  • 当前索引值index0;
  • 当前索引对应的数值curr2;
  • 我们希望找到target - currneed值为7


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因为此时map{},所以map[need]值为undefined


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2.保存未匹配成功的值至map

因为所求为两数之和,所以哪怕nums[0]的值等于target,迭代第一步必然匹配失败。


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此时将未能成功匹配的currindex存放到map中。这一步非常重要,是整个解法的关键:

map[curr] = index;

这里使用curr做为key,因为我们需要返回的结果是配对成功的数字其下标所构成的数组,匹配时是在map查找数字、返回下标。

3.继续遍历数组

匹配未成功,重复第一步,继续遍历数组:


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同样未找到期望值need,继续将currindex写入map


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继续重复此步骤直至匹配成功。

4.匹配成功!

继续遍历nums,此时need2curr7,终于在map中查找到了need,隔空会师成功!


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返回结果:[map[need], index]map[need]在前的原因是map里存储的值,其下标一定在curr对应的下标之前。

5.完整示例代码

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  • 哈希解法每次查找的时间复杂度是O(1),n次查找的时间复杂度O(n);
  • 空间复杂度也是O(n),map上最多存n个元素。

小结

  • 双层for循环暴力运算简单直观,时间复杂度O(n2)、空间复杂度O(1);
  • 哈希表法时间复杂度和空间复杂度都是O(n);
  • 考察点是对哈希表这种数据结构的熟悉程度;
  • 多一种解法就多一分胜算;
  • 整体难度不高。


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以上是 图解两数之和:哈希表法 的全部内容, 来源链接: utcz.com/a/37934.html

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