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0001.两数之和

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。

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。

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] 。

示例 2:

输入:nums = [3,2,4], target = 6
输出:[1,2]

示例 3:

输入:nums = [3,3], target = 6
输出:[0,1]

题解

方法一:暴力枚举

思路及算法

最容易想到的方法是枚举数组中的每一个数 x,寻找数组中是否存在 target - x

当使用遍历整个数组的方式寻找 target - x 时,需要注意到每一个位于 x 之前的元素都已经和 x 匹配过,因此不需要再进行匹配。而每一个元素不能被使用两次,所以只需要在 x 后面的元素中寻找 target - x

复杂度分析

  • 时间复杂度:\(O(N^2)\),其中 \(N\) 是数组中的元素数量。最坏情况下数组中任意两个数都要被匹配一次

  • 空间复杂度:\(O(1)\)

代码实现

package main

import (
    "fmt"
)

func twoSum(nums []int, target int) []int {
    for i := 0; i < len(nums); i++ {
        for j := 0; j < len(nums); j++ {
            if j == i {
                continue
            }
            if nums[i]+nums[j] == target {
                return []int{i, j}
            }
        }
    }
    return []int{0, 0}
}

func main() {
    fmt.Printf("%v\n", twoSum([]int{2, 7, 11, 15}, 9))
}

方法二:哈希表

思路及算法

注意到方法一的时间复杂度较高的原因是寻找 target - x 的时间复杂度过高。因此,需要一种更优秀的方法,能够快速寻找数组中是否存在目标元素。如果存在,需要找出它的索引

使用哈希表,可以将寻找 target - x 的时间复杂度降低到从 \(O(N)\) 降低到 \(O(1)\)

这样创建一个哈希表,对于每一个 x,首先查询哈希表中是否存在 target - x,然后将 x 插入到哈希表中,即可保证不会让 x 和自己匹配

复杂度分析

  • 时间复杂度:\(O(N)\),其中 \(N\) 是数组中的元素数量。对于每一个元素 x,可以 \(O(1)\) 地寻找 target - x

  • 空间复杂度:\(O(N)\),其中 \(N\) 是数组中的元素数量。主要为哈希表的开销

代码实现

package main

import (
    "fmt"
)

func twoSum(nums []int, target int) []int {
    hash := make(map[int]int)
    for i := 0; i < len(nums); i++ {
        if _, ok := hash[target-nums[i]]; ok {
            return []int{i, hash[target-nums[i]]}
        }
        hash[nums[i]] = i
    }
    return []int{0, 0}
}

func main() {
    fmt.Printf("%v\n", twoSum([]int{2, 7, 11, 15}, 9))
}