今天的題目是兩數(shù)之和,題目是這樣的:
給定一個(gè)整數(shù)數(shù)組與一個(gè)target,在數(shù)組中找到兩個(gè)數(shù),其和等于target,并返回這兩個(gè)數(shù)字的下標(biāo)。
示例:
數(shù)組 nums = [2,7,11,15], target = 9,則輸出[0,1],因?yàn)閚ums[0] + nums[1] == 9
題目不難,解決方法也有很多種,我們依次來(lái)看一下,任何題目都可以從最簡(jiǎn)單的方法開(kāi)始去想,以下代碼均為C++。
暴力解法
我們首先固定一個(gè)數(shù)字,比如第一個(gè)數(shù)字2,然后遍歷后面的元素,判斷是否相加等于9,有就記錄下來(lái),沒(méi)有則看下一個(gè)數(shù)字,也就是7,最終代碼非常簡(jiǎn)單,其時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2):
vectortwoSum(vector&nums,inttarget){
vectorres;
for(inti=0;ifor(intj=i+1;jif(nums[i]+nums[j]==target){
res.push_back(i);
res.push_back(j);
}
}
}
returnres;
}
萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是這樣的代碼竟然可以AC(AC是刷題的常用術(shù)語(yǔ),也就是Accept,通過(guò)代碼的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn),包括正確性、耗時(shí)、內(nèi)存的消耗等等)。
從這里的分析我們其實(shí)可以知道,這本質(zhì)上其實(shí)是一個(gè)搜索問(wèn)題,假如我知道第一個(gè)數(shù)字是2,而target是9,那么我們需要回答“這個(gè)數(shù)組中是否有7這個(gè)數(shù)字”,因此這本質(zhì)上是一個(gè)搜索問(wèn)題。
既然是搜索問(wèn)題,那么hash表顯然是我們最得力的武器。
hash 表
關(guān)于hash表后續(xù)會(huì)有專題詳解。
依次遍歷數(shù)組中每個(gè)元素N,查找target-N是否存在于map中即可。
vectortwoSum(vector&nums,inttarget){
unordered_mapmap;
vectorres;
for(inti=0;iif(iter==map.end()){
map[nums[i]]=i;
}else{
res.push_back(i);
res.push_back(iter->second);
}
}
returnres;
}
顯然,該算法時(shí)間復(fù)雜度是O(n),因?yàn)橐话闱闆r下可以認(rèn)為hash表能常數(shù)復(fù)雜度下查找到元素。
是不是覺(jué)得很簡(jiǎn)單,注意,這里使用了map容器,那如果面試官要求你不得借助這種已經(jīng)寫(xiě)的庫(kù)該怎么辦呢?
我們?cè)谖恼麻_(kāi)頭分析過(guò),這其實(shí)本質(zhì)上是一個(gè)搜索問(wèn)題,既然是搜索問(wèn)題,那么解決該問(wèn)題的另一種思路就是排序。
只要排好序剩下的就簡(jiǎn)單了,二分查找天然就是有序搜索問(wèn)題的好幫手。
因此接下來(lái)的思路就是排序加二分查找。
排序加二分查找
思路已經(jīng)介紹完畢,接下來(lái)我們手寫(xiě)快排,但是我們排誰(shuí)呢?
注意題目要求返回元素下標(biāo),因此排序時(shí)需要除了數(shù)組元素也需要把下標(biāo)帶上。
voidquick_sort(vector>&nums,intb,inte){
if(b>e)return;
inti=b-1;
for(intk=b;kif(nums[k].second
有的同學(xué)可能沒(méi)有看懂這里的排序方法,甚至認(rèn)為快排之類的排序算法只能靠死記硬背,其實(shí)不是的,這類經(jīng)典的排序算法背后都有極其重要的算法思想,比如快排背后的思想其實(shí)是divide and conquer,這是另一個(gè)龐大的話題,限于篇幅,我們會(huì)在后續(xù)專題詳解。
現(xiàn)在快排有了,接下來(lái)實(shí)現(xiàn)二分查找:
intbinary_search(vector>&nums,
intb,inte,inttarget){
while(b<=?e)?{
????????int?m?=?(b?+?e)?/?2;
????????if(nums[m].second==target){
returnnums[m].first;
}elseif(nums[m].secondelse{
e=m-1;
}
}
return-1;
}
二分查找是一個(gè)看起來(lái)極其容易但寫(xiě)起來(lái)卻極其容易出錯(cuò)的算法,不信你可以試試看,這里暫時(shí)還不打算詳細(xì)講解二分,后續(xù)還會(huì)多次遇到這個(gè)算法,當(dāng)我們積攢了足夠多的示例后將系統(tǒng)介紹這里涉及的快排與二分。
有了這些函數(shù)后就可以實(shí)現(xiàn)主要邏輯了:
vectortwoSum(vector&nums,inttarget){
vectorres;
vector>nums_index;
intsize=nums.size();
for(inti=0;i(i,nums[i]));
}
quick_sort(nums_index,0,size-1);
for(inti=0;iif(r!=-1){
res.push_back(nums_index[i].first);
res.push_back(r);
}
}
returnres;
}
運(yùn)行一下發(fā)現(xiàn)耗時(shí)1s左右,雖然也可以AC,但可以看到運(yùn)行速度其實(shí)是很慢的,還是hash表這種解法速度最快。
可以看到,一道題目其實(shí)有很多解法,這里涉及到hash、快排與二分查找,后續(xù)我們還會(huì)多次見(jiàn)到這些方法,而我們?cè)诜e攢足夠多的示例后會(huì)系統(tǒng)性講解這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法。
--- EOF ---審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:hash表、快排與二分查找:兩數(shù)之和
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