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# 1. 两数之和

力扣题目链接 (opens new window)

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,数组中同一个元素不能使用两遍。

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]

# 思路

很明显暴力的解法是两层for循环查找,时间复杂度是O(n^2)。

建议大家做这道题目之前,先做一下这两道

242. 有效的字母异位词 (opens new window) 这道题目是用数组作为哈希表来解决哈希问题,349. 两个数组的交集 (opens new window)这道题目是通过set作为哈希表来解决哈希问题。

本题呢,则要使用map,那么来看一下使用数组和set来做哈希法的局限。

  • 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。
  • 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的下表位置,因为要返回x 和 y的下表。所以set 也不能用。

此时就要选择另一种数据结构:map ,map是一种key value的存储结构,可以用key保存数值,用value在保存数值所在的下表。

C++中map,有三种类型:

映射 底层实现 是否有序 数值是否可以重复 能否更改数值 查询效率 增删效率
std::map 红黑树 key有序 key不可重复 key不可修改 O(logn) O(logn)
std::multimap 红黑树 key有序 key可重复 key不可修改 O(logn) O(logn)
std::unordered_map 哈希表 key无序 key不可重复 key不可修改 O(1) O(1)

std::unordered_map 底层实现为哈希表,std::map 和std::multimap 的底层实现是红黑树。

同理,std::map 和std::multimap 的key也是有序的(这个问题也经常作为面试题,考察对语言容器底层的理解)。 更多哈希表的理论知识请看关于哈希表,你该了解这些! (opens new window)

这道题目中并不需要key有序,选择std::unordered_map 效率更高!

解题思路动画如下:

C++代码:

class Solution {
public:
    vector<int> twoSum(vector<int>& nums, int target) {
        std::unordered_map <int,int> map;
        for(int i = 0; i < nums.size(); i++) {
            auto iter = map.find(target - nums[i]);
            if(iter != map.end()) {
                return {iter->second, i};
            }
            map.insert(pair<int, int>(nums[i], i));
        }
        return {};
    }
};
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# 其他语言版本

Java:

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
    int[] res = new int[2];
    if(nums == null || nums.length == 0){
        return res;
    }
    Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
    for(int i = 0; i < nums.length; i++){
        int temp = target - nums[i];
        if(map.containsKey(temp)){
            res[1] = i;
            res[0] = map.get(temp);
        }
        map.put(nums[i], i);
    }
    return res;
}
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Python:

class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        records = dict()

        # 用枚举更方便,就不需要通过索引再去取当前位置的值
        for idx, val in enumerate(nums):
            if target - val not in records:
                records[val] = idx
            else:
                return [records[target - val], idx] # 如果存在就返回字典记录索引和当前索引
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Go:

func twoSum(nums []int, target int) []int {
    for k1, _ := range nums {
        for k2 := k1 + 1; k2 < len(nums); k2++ {
            if target == nums[k1] + nums[k2] {
                return []int{k1, k2}
            }
        }
    }
    return []int{}
}
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// 使用map方式解题,降低时间复杂度
func twoSum(nums []int, target int) []int {
    m := make(map[int]int)
    for index, val := range nums {
        if preIndex, ok := m[target-val]; ok {
            return []int{preIndex, index}
        } else {
            m[val] = index
        }
    }
    return []int{}
}
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Rust

use std::collections::HashMap;

impl Solution {
    pub fn two_sum(nums: Vec<i32>, target: i32) -> Vec<i32> {
        let mut map = HashMap::with_capacity(nums.len());

        for i in 0..nums.len() {
            if let Some(k) = map.get(&(target - nums[i])) {
                if *k != i {
                    return vec![*k as i32,  i as i32];
                }
            }
            map.insert(nums[i], i);
        }
        panic!("not found")
    }
}
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Javascript

var twoSum = function (nums, target) {
  let hash = {};
  for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
    if (hash[target - nums[i]] !== undefined) {
      return [i, hash[target - nums[i]]];
    }
    hash[nums[i]] = i;
  }
  return [];
};
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php

function twoSum(array $nums, int $target): array
{
    for ($i = 0; $i < count($nums);$i++) {
        // 计算剩下的数
        $residue = $target - $nums[$i];
        // 匹配的index,有则返回index, 无则返回false
        $match_index = array_search($residue, $nums);
        if ($match_index !== false && $match_index != $i) {
            return array($i, $match_index);
        }
    }
    return [];
}
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Swift:

func twoSum(_ nums: [Int], _ target: Int) -> [Int] {
    var res = [Int]()
    var dict = [Int : Int]()
    for i in 0 ..< nums.count {
        let other = target - nums[i]
        if dict.keys.contains(other) {
            res.append(i)
            res.append(dict[other]!)
            return res
        }
        dict[nums[i]] = i
    }
    return res
}
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PHP:

class Solution {
    /**
     * @param Integer[] $nums
     * @param Integer $target
     * @return Integer[]
     */
    function twoSum($nums, $target) {
        if (count($nums) == 0) {
            return [];
        }
        $table = [];
        for ($i = 0; $i < count($nums); $i++) {
            $temp = $target - $nums[$i];
            if (isset($table[$temp])) {
                return [$table[$temp], $i];
            }
            $table[$nums[$i]] = $i;
        }
        return [];
    }
}
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