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leetcode hot100 两数之和

题目

给定一个整数数组 nums 和一个整数目标值 target,请你在该数组中找出 和为目标值 target  的那 两个 整数,并返回它们的数组下标。

你可以假设每种输入只会对应一个答案,并且你不能使用两次相同的元素。

你可以按任意顺序返回答案。

示例 1:

输入:nums = [2,7,11,15], target = 9
输出:[0,1]
解释:因为 nums[0] + nums[1] == 9 ,返回 [0, 1] 

题解

1.暴力解法

遍历每一对有可能的数对,遍历方法是第一个指针从1到n-1(数组长度)移动,每遍历一个数,就寻找其后数组里存不存在目标值-当前值,存在就返回,不存在继续移动指针

class Solution():def twoSum(self, nums, target):# 给定一个整数数组,和一个目标值# 遍历整个整数数组,算出目标值-当前值# 在其后的整数数组里搜索存不存在length = len(nums)for i in range(length):now = nums[i]tar = target - nowfor j in range(i+1,length):if nums[j]==tar:return [i,j]return []

2.哈希表法

暴力解法的时间复杂度为o(n^2),主要是他没有用上算出的目标值-当前值,如果以哈希表或者说在python中以字典的形式存储每次计算的值,则就无需每次计算,则是后发寻找即可,这样时间复杂度为o(n)。

class Solution():def twoSum(self, nums, target):# 给定一个整数数组,和一个目标值# 遍历整个整数数组,算出目标值-当前值# 如果这个值在hash表中,返回索引# 如果不在,存储当前值和索引到hash表中hash = {}n = len(nums)for i in range(n):if target-nums[i] in hash:return [hash[target-nums[i]],i]hash[nums[i]]=ireturn []

3.有序组的前提(刚看到,这个属于leetcode167题,返回索引加1即可)

如果数组是有序的,那么对数组头和尾求和,如果大于目标值,说明只能减小其中一个数继续寻找(那自然只能减小大的那个);如果大于目标值,那就需要增大小的那个;如果等于,查找结束。

这个题用不到这个思路,但是这种对于数组有序的情况很好用,记一下这个思路。还没看懂的话可以看这个视频

两数之和 三数之和【基础算法精讲 01】_哔哩哔哩_bilibili

class Solution():def twoSum(self, nums, target):# 给定一个整数数组,和一个目标值# 遍历整个整数数组,算出目标值-当前值# 在其后的整数数组里搜索存不存在n = len(nums)low = 0high = n-1while low<high:if nums[low]+nums[high]==target:return [low,high]elif nums[low]+nums[high]>target:high -=1elif nums[low]+nums[high]<target:low +=1return []

我的思考

这里补充一些我在这个题里涉及到的知识点

字典

很久没写python了,翻了翻菜鸟教程,这个题里有两个点需要注意,一个是新建字典,另一个是字典的键和值的区别

# 新建字典两个方法
hash = {}
hash = dict()# 键是唯一的,值是多样的,键可以索引值,值不能索引键
# 键的数据类型只能是数字或者字符串,值可以任意
# 所以我选择将数组的值设为hash的键,数组索引设为hash的值
# 字典初始化如下hash['1']='dog'

哈希表

我用自己的话总结一下:哈希表本质就是一个存储空间+一个映射算法,完成了一个“每给定一个输入,就根据特定的算法将他映射入一个对应的地址中”,映射算法要保证1同一个输入每次映射到的地址是一样的,这样才可以查找2每个地址存储的数据均匀,都不是很多,这样方便高效查找。这样进行查找时,就不需要每个地址都查找,根据映射算法,查找对应地址即可。

类比一下,就是收作业时,给全班同学编号,然后让大家按序号交,1-9交在一起,10-19交在一起,20-29交在一起,这样,如果你需要查询25,你就不用全都遍历,只需要查看20那一堆,是不是搜索效率一下子就上升了。所以这个算法的设计就很重要,当然,这个就交给那些数学大神啦!

下面这个视频讲解了什么是哈希表

『教程』哈希表是个啥?_哔哩哔哩_bilibili

这个视频讲解为什么哈希表查找快

哈希表HashMap为何增删改查都很快(原理超简单)_哔哩哔哩_bilibili

为什么哈希表索引的很快(以下是deepseek的答案)

在 Python 3 中,字典(`dict`)的索引速度通常比数组(如 `list`)的查询速度快,这是因为它们的底层实现方式不同,导致了时间复杂度上的显著差异。以下是具体原因:

---

### 1. **数据结构与算法复杂度**
   - **字典(`dict`)**:
     - 基于**哈希表(Hash Table)**实现,通过哈希函数将键(key)映射到对应的值(value)。
     - **平均时间复杂度为 O(1)**:无论字典规模多大,直接通过键查找值的时间几乎恒定(哈希冲突较少时)。
   - **列表(`list`)**:
     - 是基于连续内存的数组结构。
     - **查找元素的时间复杂度为 O(n)**:如果通过值查询(如 `list.index(value)`),需要遍历整个列表;即使通过索引访问(如 `list[i]`),也只是 O(1),但这不涉及“查询”过程。

---

### 2. **哈希表的优势**
   - **直接计算位置**:字典通过键的哈希值直接定位存储位置,无需遍历。
   - **冲突处理**:即使发生哈希冲突(不同键映射到同一位置),Python 会通过开放寻址法等策略高效解决,保证操作速度。

---

### 3. **列表的劣势**
   - **顺序存储**:列表的查询(如判断 `x in list`)需要逐个比较元素,最坏情况下需检查所有元素。
   - **无哈希优化**:列表的元素没有哈希机制支持,无法直接跳转到目标位置。

---

### 4. **性能对比示例**
   ```python
   # 字典查询(O(1))
   d = {"key1": 1, "key2": 2}
   value = d["key1"]  # 直接通过哈希定位

   # 列表查询(O(n))
   lst = [1, 2, 3, 4]
   index = lst.index(3)  # 需要遍历列表直到找到3
   ```

---

### 5. **何时列表更快?**
   - 如果通过**整数索引**访问(如 `lst[0]`),列表和字典的速度都是 O(1),但列表可能略快(因内存连续,缓存友好)。
   - 但若涉及**值查询**(如判断元素是否存在),字典的 O(1) 远胜列表的 O(n)。

---

### 6. **其他注意事项**
   - **字典的内存开销**:哈希表需要额外空间存储哈希值和解决冲突,因此内存占用比列表大。
   - **键的唯一性**:字典要求键是可哈希的(如不可变类型:字符串、数字、元组等)。

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### 总结
字典的快速查询源于哈希表的高效设计,而列表的线性结构导致查询速度随规模增长下降。在需要频繁查找的场景中,字典是更优选择。

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