代码随想录算法训练营第五天|242.有效的字母异位词、349. 两个数组的交集 、202. 快乐数、1. 两数之和

哈希表理论知识:

链接:https://programmercarl.com/%E5%93%88%E5%B8%8C%E8%A1%A8%E7%90%86%E8%AE%BA%E5%9F%BA%E7%A1%80.html

哈希表解决的问题:一般哈希表都是用来快速判断一个元素是否出现集合里

哈希函数(hash function ):通过hashCode把名字转化为数值,一般hashcode是通过特定编码方式,可以将其他数据格式转化为不同的数值,这样就把学生名字映射为哈希表上的索引数字了

哈希函数图

如果hashCode得到的数值大于哈希表大小,也就是大于tableSize了,此时为了保证映射出来的索引数值都落在哈希表上,我们会在再次对数值做一个取模的操作

哈希碰撞:有几位学生的名字同时映射到哈希表同一个索引下标的位置

解决方法:

1. 拉链法

发生冲突的元素都被存储在链表中:其实拉链法就是要选择适当的哈希表的大小,这样既不会因为数组空值而浪费大量内存,也不会因为链表太长而在查找上浪费太多时间

拉链法图示

2. 线性探测法

使用线性探测法,一定要保证tableSize(哈希表大小)大于dataSize(数据规模):需要依靠哈希表中的空位来解决碰撞问题

线性探测法图示


常见的三种哈希结构

1. 数组

2. set(集合)

3. map(映射)

unordered_set和unordered_map:底层实现为哈希表,当我们要使用集合来解决哈希问题的时候,优先使用unordered_set,因为它的查询和增删效率是最优的,如果需要集合是有序的,那么就用set,如果要求不仅有序还要有重复数据的话,那么就用multiset

set、multiset、map、multimap:底层实现为红黑树,红黑树是一种平衡二叉搜索树,所以key值是有序的,且key不可以修改,改动key值会导致整棵树的错乱,所以只能删除和增加;map是key value的结构中,对key有限制,但是对value没有限制

java里:HashMap和TreeMap


 242.有效的字母异位词 

题目链接:https://leetcode.cn/problems/valid-anagram/

解答:https://programmercarl.com/0242.%E6%9C%89%E6%95%88%E7%9A%84%E5%AD%97%E6%AF%8D%E5%BC%82%E4%BD%8D%E8%AF%8D.html#_242-%E6%9C%89%E6%95%88%E7%9A%84%E5%AD%97%E6%AF%8D%E5%BC%82%E4%BD%8D%E8%AF%8D

这道题目用数组来解,数组也可以看作是哈希表,其下标是key,元素是value

需要定义一个多大的数组呢,定一个数组叫做record,大小为26 就可以了,初始化为0,因为字符a到字符z的ASCII也是26个连续的数值

三个两个并列的for循环可以解决此题,时间复杂度为O(n),空间上因为定义是的一个常量大小的辅助数组,所以空间复杂度为O(1)

注意⚠️:在Java中,String中取元素用的是s.charAt(i),且String的大小是s.length(),String的大小是固定的,如果需要改变字符串大小,需要用StringBuffer或者StringBuilder


 349. 两个数组的交集

题目链接:https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-arrays/

解答:https://programmercarl.com/0349.%E4%B8%A4%E4%B8%AA%E6%95%B0%E7%BB%84%E7%9A%84%E4%BA%A4%E9%9B%86.html

这道题用set来解决,没有特殊要求就用unordered_set,即Java中用HashMap来实现

要求: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,所以选择set数据结构也是合适的,set可以自动去重

先将nums1转化为unordered_set(set1),再逐个查找nums2的字母是否存在于unordered_set,如果存在,则添加到另一个unordered_set(resSet)中

for (int i: nums1){

            set1.add(i);

        }

        for (int i : nums2){

            if (set1.contains(i))

            resSet.add(i);

        }

最后再将resSet转化为数组:

方法1:

return resSet.stream().mapToInt(x->x).toArray();

方法2:

int[] arr = new int[resSet.size()];

        int j = 0;

        for(int i : resSet){

            arr[j++] = i;

        }


202. 快乐数 

题目链接:https://leetcode.cn/problems/happy-number/

解答:https://programmercarl.com/0202.%E5%BF%AB%E4%B9%90%E6%95%B0.html

题目的关键点:“也可能是 无限循环 但始终变不到 1”;题目中说了会 无限循环,那么也就是说求和的过程中,sum会重复出现,这对解题很重要!

所以这道题目使用哈希法,来判断这个sum是否重复出现,如果重复了就是return false, 否则一直找到sum为1为止

“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” 需要单独写一个函数来实现,函数体里面:

int ans=0;

        while (n >0){

            int temp = n%10;

            ans = ans + temp*temp;

            n = n/10;

        }

    return ans;

循环体中,条件是n!=1并且n不属于哈希表(record),此时将n加入到哈希表中,并让n替换为它每个位置上的数字的平方和,然后继续判断,直到n==1或者n属于哈希表,则停止循环


 1. 两数之和 

题目链接:https://leetcode.cn/problems/two-sum/

解答:https://programmercarl.com/0001.%E4%B8%A4%E6%95%B0%E4%B9%8B%E5%92%8C.html

本题需要一个集合来存放遍历过的的元素,然后在遍历数组的时候去询问这个集合,某元素是否遍历过;并且本题不仅要知道元素有没有遍历过,还要知道这个元素对应的下标,需要使用 key value结构来存放,key来存元素,value来存下标,那么使用map正合适

再来看一下使用数组和set来做哈希法的局限。

(1)数组的大小是受限制的,而且如果元素很少,而哈希值太大会造成内存空间的浪费。

(2)set是一个集合,里面放的元素只能是一个key,而两数之和这道题目,不仅要判断y是否存在而且还要记录y的下标位置,因为要返回x 和 y的下标。所以set 也不能用

这道题目中并不需要key有序,所以使用底层实现为哈希表的map结构效率更高

这道题 我们需要“给出一个元素,判断这个元素是否出现过,如果出现过,返回这个元素的下标。”

那么判断元素是否出现,这个元素就要作为key,所以数组中的元素作为key,有key对应的就是value,value用来存下标

所以 map中的存储结构为 {key:数据元素,value:数组元素对应的下标}

Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();

map.containsKey(key) 查询key是否存在

map.put(x,y) 将x和y作为key和value添加到map中

map.get(x) 取key为x的value值

由于题目条件中写了“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“因此只要找到一组元素,就可以break循环并返回了

主体:

for (int i=0; i<nums.length;i++){

            int temp = target -nums[i];

            if(record.containsKey(temp)){

                res[1] =i;

                res[0] = record.get(temp);

                break;

            }

            record.put(nums[i], i);

        }

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