代码随想录算法训练营第七天 |454.四数相加II，383、赎金信，15、三数之和，18.四数之和

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-04-23 03:55 8阅读 0赞

#### 哈希表理论基础 ####

1、哈希表定义：

哈希表是根据关键码的值而直接进行访问的数据结构。

这么这官方的解释可能有点懵，其实直白来讲其实数组就是一张哈希表。

哈希表中关键码就是数组的索引下标，然后通过下标直接访问数组中的元素，如下图所示：

![ceaf6d36810202c6673aae6a6a1ef963.png][]

2、那么哈希表能解决什么问题呢，**一般哈希表都是用来快速判断一个元素是否出现集合里。**

例如要查询一个名字是否在这所学校里。

要枚举的话时间复杂度是O(n)，但如果使用哈希表的话， 只需要O(1)就可以做到。

我们只需要初始化把这所学校里学生的名字都存在哈希表里，在查询的时候通过索引直接就可以知道这位同学在不在这所学校里了。

将学生姓名映射到哈希表上就涉及到了**hash function ，也就是哈希函数**。

3、常见的三种哈希结构

当我们想使用哈希法来解决问题的时候，我们一般会选择如下三种数据结构。

*  数组
 *  set （集合）
 *  map(映射)

4、总结：

总结一下，**当我们遇到了要快速判断一个元素是否出现集合里的时候，就要考虑哈希法**。

但是哈希法也是**牺牲了空间换取了时间**，因为我们要使用额外的数组，set或者是map来存放数据，才能实现快速的查找。

如果在做面试题目的时候遇到需要判断一个元素是否出现过的场景也应该第一时间想到哈希法！

#### 454.四数相加II ####

1、题目链接：[力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台][LeetCode_ -]

2、文章讲解：[代码随想录][Link 1]

3、视频讲解： [学透哈希表，map使用有技巧！LeetCode：454.四数相加II\_哔哩哔哩\_bilibili][map_LeetCode_454._II_bilibili]

4、题目：

给定四个包含整数的数组列表 A , B , C , D ,计算有多少个元组 (i, j, k, l) ，使得 A\[i\] + B\[j\] + C\[k\] + D\[l\] = 0。

为了使问题简单化，所有的 A, B, C, D 具有相同的长度 N，且 0 ≤ N ≤ 500 。所有整数的范围在 -2^28 到 2^28 - 1 之间，最终结果不会超过 2^31 - 1 。

5、思路：

定义一个数组叫做record用来上记录字符串s里字符出现的次数。

需要把字符映射到数组也就是哈希表的索引下标上，**因为字符a到字符z的ASCII是26个连续的数值，所以字符a映射为下标0，相应的字符z映射为下标25。**

再遍历 字符串s的时候，**只需要将 s\[i\] - ‘a’ 所在的元素做+1 操作即可，并不需要记住字符a的ASCII，只要求出一个相对数值就可以了。** 这样就将字符串s中字符出现的次数，统计出来了。

那看一下如何检查字符串t中是否出现了这些字符，同样在遍历字符串t的时候，对t中出现的字符映射哈希表索引上的数值再做-1的操作。

那么最后检查一下，**record数组如果有的元素不为零0，说明字符串s和t一定是谁多了字符或者谁少了字符，return false。**

最后如果record数组所有元素都为零0，说明字符串s和t是字母异位词，return true。

*  时间复杂度: O(n^2)
 *  空间复杂度: O(n^2)，最坏情况下A和B的值各不相同，相加产生的数字个数为 n^2

class Solution {
        public int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {
            int res = 0;
            Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
            // 统计两个数组中的元素之和，同时统计每个元素出现的次数
            for (int i = 0; i < nums1.length; i++) {
                for (int j = 0; j < nums2.length; j++) {
                    int sum = nums1[i] + nums2[j];
                    if (map.containsKey(sum)) {
                        map.put(sum, map.get(sum) + 1);
                    } else {
                        map.put(sum, 1);
                    }
                }
            }
            // 统计剩余的两个元素的和，在map中找是否存在相加为0的情况，同时记录次数
            for (int i = 0; i < nums3.length; i++) {
                for (int j = 0; j < nums4.length; j++) {
                    int sum = nums3[i] + nums4[j];
                    if (map.containsKey(-sum)) {
                        res += map.get(-sum);
                    }
                }
            }
            return res;
        }
    }

#### 383.赎金信 ####

1、题目链接：[力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台][LeetCode_ - 1]

2、文章讲解：[代码随想录][Link 2]

3、题目：

给定一个赎金信 (ransom) 字符串和一个杂志(magazine)字符串，判断第一个字符串 ransom 能不能由第二个字符串 magazines 里面的字符构成。如果可以构成，返回 true ；否则返回 false。

(题目说明：为了不暴露赎金信字迹，要从杂志上搜索各个需要的字母，组成单词来表达意思。杂志字符串中的每个字符只能在赎金信字符串中使用一次。)

**注意：**

你可以假设两个字符串均只含有小写字母。

canConstruct("a", "b") -> false  
canConstruct("aa", "ab") -> false  
canConstruct("aa", "aab") -> true

*  时间复杂度: O(n)
 *  空间复杂度: O(1)

class Solution {
        public boolean canConstruct(String ransomNote, String magazine) {
            if (ransomNote.length() > magazine.length()) {
                return false;
            }
            // 定义一个哈希映射数组
            int[] record = new int[26];
            // 遍历
            for (char c : magazine.toCharArray()) {
                record[c - 'a'] += 1;
            }
            for (char c : ransomNote.toCharArray()) {
                record[c - 'a'] -= 1;
            }
            // 如果数组中存在负数，说明ransomNote字符串总存在magazine中没有的字符
            for (int i : record) {
                if (i < 0) {
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    }

#### 15、三数之和 ####

1、题目链接：[力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台][LeetCode_ - 2]

2、文章讲解：[代码随想录][Link 3]

3、视频链接：[梦破碎的地方！| LeetCode：15.三数之和\_哔哩哔哩\_bilibili][LeetCode_15._bilibili]

4、题目：

给你一个包含 n 个整数的数组 nums，判断 nums 中是否存在三个元素 a，b，c ，使得 a + b + c = 0 ？请你找出所有满足条件且不重复的三元组。

**注意：** 答案中不可以包含重复的三元组。

示例：

给定数组 nums = \[-1, 0, 1, 2, -1, -4\]，

满足要求的三元组集合为： \[ \[-1, 0, 1\], \[-1, -1, 2\] \]

4、思路：后面补上

class Solution {
        public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
            List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
            Arrays.sort(nums);
            // 找出a + b + c = 0
            // a = nums[i], b = nums[left], c = nums[right]
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                // 排序之后如果第一个元素已经大于零，那么无论如何组合都不可能凑成三元组，直接返回结果就可以了
                if (nums[i] > 0) {
                    return result;
                }
    
                if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {  // 去重a
                    continue;
                }
    
                int left = i + 1;
                int right = nums.length - 1;
                while (right > left) {
                    int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
                    if (sum > 0) {
                        right--;
                    } else if (sum < 0) {
                        left++;
                    } else {
                        result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
                        // 去重逻辑应该放在找到一个三元组之后，对b 和 c去重
                        while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                        while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
    
                        right--;
                        left++;
                    }
                }
            }
            return result;
        }
    }

#### 18、四数之和 ####

1、题目链接：[力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台][LeetCode_ - 3]

2、文章讲解：[代码随想录][Link 4]

3、视频讲解：

[难在去重和剪枝！| LeetCode：18. 四数之和\_哔哩哔哩\_bilibili][LeetCode_18. _bilibili]

4、题目：

题意：给定一个包含 n 个整数的数组 nums 和一个目标值 target，判断 nums 中是否存在四个元素 a，b，c 和 d ，使得 a + b + c + d 的值与 target 相等？找出所有满足条件且不重复的四元组。

**注意：**

答案中不可以包含重复的四元组。

示例： 给定数组 nums = \[1, 0, -1, 0, -2, 2\]，和 target = 0。 满足要求的四元组集合为： \[ \[-1, 0, 0, 1\], \[-2, -1, 1, 2\], \[-2, 0, 0, 2\] \]

5、思路：后面补上

class Solution {
        public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
            List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
            Arrays.sort(nums);
    
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
    
                // nums[i] > target 直接返回, 剪枝操作
                if (nums[i] > 0 && nums[i] > target) {
                    return result;
                }
    
                if (i > 0 && nums[i - 1] == nums[i]) {    // 对nums[i]去重
                    continue;
                }
    
                for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
    
                    if (j > i + 1 && nums[j - 1] == nums[j]) {  // 对nums[j]去重
                        continue;
                    }
    
                    int left = j + 1;
                    int right = nums.length - 1;
                    while (right > left) {
                        // nums[k] + nums[i] + nums[left] + nums[right] > target int会溢出
                        long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                        if (sum > target) {
                            right--;
                        } else if (sum < target) {
                            left++;
                        } else {
                            result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
                            // 对nums[left]和nums[right]去重
                            while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                            while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
    
                            left++;
                            right--;
                        }
                    }
                }
            }
            return result;
        }
    }

####  ####

[ceaf6d36810202c6673aae6a6a1ef963.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/1625c9e59587422784da6e3ad62149a8.png
[LeetCode_ -]: https://leetcode.cn/problems/4sum-ii/
[Link 1]: https://www.programmercarl.com/0454.%E5%9B%9B%E6%95%B0%E7%9B%B8%E5%8A%A0II.html#%E7%AE%97%E6%B3%95%E5%85%AC%E5%BC%80%E8%AF%BE
[map_LeetCode_454._II_bilibili]: https://www.bilibili.com/video/BV1Md4y1Q7Yh
[LeetCode_ - 1]: https://leetcode.cn/problems/ransom-note/
[Link 2]: https://www.programmercarl.com/0383.%E8%B5%8E%E9%87%91%E4%BF%A1.html#%E6%80%9D%E8%B7%AF
[LeetCode_ - 2]: https://leetcode.cn/problems/3sum/
[Link 3]: https://www.programmercarl.com/0015.%E4%B8%89%E6%95%B0%E4%B9%8B%E5%92%8C.html#%E7%AE%97%E6%B3%95%E5%85%AC%E5%BC%80%E8%AF%BE
[LeetCode_15._bilibili]: https://www.bilibili.com/video/BV1GW4y127qo
[LeetCode_ - 3]: https://leetcode.cn/problems/4sum/
[Link 4]: https://www.programmercarl.com/0018.%E5%9B%9B%E6%95%B0%E4%B9%8B%E5%92%8C.html#%E7%AE%97%E6%B3%95%E5%85%AC%E5%BC%80%E8%AF%BE
[LeetCode_18. _bilibili]: https://www.bilibili.com/video/BV1DS4y147US