算法题总结（七）——哈希表

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

242、有效地字母异位词

给定两个字符串 s 和 t ，编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。

注意：若 s 和 t 中每个字符出现的次数都相同，则称 s 和 t 互为字母异位词。

示例 1:

输入: s = "anagram", t = "nagaram"
输出: true

示例 2:

输入: s = "rat", t = "car"
输出: false

数组也是哈希表，用数组来记录

class Solution {public boolean isAnagram(String s, String t) {//打表记录的方式int[] record = new int[26];for(int i=0;i<s.length();i++)  //统计各个字母出现的次数//注意数组是length属性，String是length()方法{record[s.charAt(i)-'a']++;}for(int i=0;i<t.length();i++)   {record[t.charAt(i)-'a']--;    //可以用两个表 也可以用一个表相减看是否为0}for(int i=0;i<record.length;i++)  //注意这里要变量所有字母{if(record[i]!=0) return false;}return true;}
}

383、赎金信

给你两个字符串：ransomNote 和 magazine ，判断 ransomNote 能不能由 magazine 里面的字符构成。

如果可以，返回 true ；否则返回 false 。

magazine 中的每个字符只能在 ransomNote 中使用一次。

示例 1：

输入：ransomNote = "a", magazine = "b"
输出：false

示例 2：

输入：ransomNote = "aa", magazine = "ab"
输出：false

示例 3：

输入：ransomNote = "aa", magazine = "aab"
输出：true

即magazine里的每个字符的个数要大于等于ransomNote的每个字符的个数，因此相减后要小于等于0，也可以用两个数组

class Solution {public boolean canConstruct(String ransomNote, String magazine) {int[] record =new int [26];for(int i=0;i<ransomNote.length();i++){record[ransomNote.charAt(i)-'a']++;}for(int i=0;i<magazine.length();i++){record[magazine.charAt(i)-'a']--;}for(int i=0;i<record.length;i++){if(record[i]>0) return false;}return true;}
}

#49、字母异位词分组

给你一个字符串数组，请你将 字母异位词 组合在一起。可以按任意顺序返回结果列表。

字母异位词 是由重新排列源单词的所有字母得到的一个新单词。

示例 1:

输入: strs = ["eat", "tea", "tan", "ate", "nat", "bat"]
输出: [["bat"],["nat","tan"],["ate","eat","tea"]]

示例 2:

输入: strs = [""]
输出: [[""]]

示例 3:

输入: strs = ["a"]
输出: [["a"]]

因为字符异位词，他们每个字母排序后都是相同的，因此可以把这个排序后的字符串当做键

根据字母异位词排序之后是是相等的，来使用map进行分组

class Solution {public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {//想到使用map来进行，每个排列有一个键，把相同的放到一个键值对当中//因为字符异位词，他们每个字母排序后都是相同的，因此可以把这个排序后//的字符串当做键Map<String,List<String>> map =new HashMap<String,List<String>>();for(String str:strs){char[] array=str.toCharArray();Arrays.sort(array);String key=new String(array);  //数组可以直接构造字符串List<String> list =map.getOrDefault(key,new ArrayList<String>());list.add(str);map.put(key,list);}return new ArrayList<List<String>>(map.values());}
}

438、 找到字符串中所有字母异位词

给定两个字符串 s 和 p，找到 s 中所有 p 的 异位词 的子串，返回这些子串的起始索引。不考虑答案输出的顺序。

异位词 指由相同字母重排列形成的字符串（包括相同的字符串）。

示例 1:

输入: s = "cbaebabacd", p = "abc"
输出: [0,6]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "cba", 它是 "abc" 的异位词。
起始索引等于 6 的子串是 "bac", 它是 "abc" 的异位词。

示例 2:

输入: s = "abab", p = "ab"
输出: [0,1,2]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 1 的子串是 "ba", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 2 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。

封装一个判断字母异位词的方法，然后利用双指针，判断长度等于p的长度的子串与p是否是字母异位词

class Solution {public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {int lens=s.length();int lenp=p.length();List<Integer> ans =new ArrayList<>();for(int l=0,r=lenp;r<=lens;l++,r++){//注意这里的subString不包括rif(isAnagram(s.substring(l,r),p))ans.add(l);}return ans;}//判断是否为字母异位词public boolean isAnagram(String s, String t) {//打表记录的方式int[] record = new int[26];for(int i=0;i<s.length();i++)  //统计各个字母出现的次数//注意数组是length属性，String是length()方法{record[s.charAt(i)-'a']++;}for(int i=0;i<t.length();i++)   {record[t.charAt(i)-'a']--;    //可以用两个表 也可以用一个表相减看是否为0}for(int i=0;i<record.length;i++)  //注意这里要变量所有字母{if(record[i]!=0) return false;}return true;}
}

350、两个数组的交集二

给你两个整数数组 nums1 和 nums2 ，请你以数组形式返回两数组的交集。返回结果中每个元素出现的次数，应与元素在两个数组中都出现的次数一致（如果出现次数不一致，则考虑取较小值）。可以不考虑输出结果的顺序。

示例 1：

输入：nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2]
输出：[2,2]

示例 2:

输入：nums1 = [4,9,5], nums2 = [9,4,9,8,4]
输出：[4,9]

用数组作为哈希表

class Solution {public int[] intersect(int[] nums1, int[] nums2) {int[] record1 =new int[1002];int[] record2 =new int[1002];List<Integer> result =new ArrayList<>();for(int i=0;i<nums1.length;i++){record1[nums1[i]]++;}for(int i=0;i<nums2.length;i++){record2[nums2[i]]++;}for(int i=0;i<record1.length;i++){if(record1[i]>0 && record2[i]>0){//只需要添加这一行，即添加次数最小的个数for(int j=0;j<(record1[i]<record2[i]?record1[i]:record2[i]);j++)result.add(i);}}int[] ans=new int[result.size()];for(int i=0;i<result.size();i++){ans[i]=result.get(i);  //get(i)是取第i个位置的元素}return ans;}
}

202、快乐数

编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

「快乐数」 定义为：

• 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。
• 然后重复这个过程直到这个数变为 1，也可能是 无限循环 但始终变不到 1。
• 如果这个过程 结果为 1，那么这个数就是快乐数。

如果 n 是 快乐数 就返回 true ；不是，则返回 false 。

示例 1：

输入：n = 19
输出：true
解释：
1² + 9² = 82
8² + 2² = 68
6² + 8² = 100
1² + 0² + 0² = 1

因为可能会循环，所以应该用set记录出现过的sum，如果sum没有出现过，加入set中，如果出现过，说明循环，则结束循环。

class Solution {public boolean isHappy(int n) {Set<Integer> set=new HashSet<>();while(n!=1)        //一直while直到1为止{int sum=0;while(n>0){int t=n%10;sum+=t*t;n=n/10;}n=sum;if(!set.contains(sum)) set.add(sum);else return false;}return true;}
}

也可以用字符串的方式实现求平方和

class Solution {public boolean isHappy(int n) {Set<Integer> set =new HashSet<>();//用来记录sum出现的次数while(n!=1){int sum=0;String s=String.valueOf(n);for(int i=0;i<s.length();i++){char c=s.charAt(i);int t=c-'0';sum+=t*t;}n=sum;if(!set.contains(sum))  set.add(sum);else  return false;}return true;}
}

1、两数之和

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。但是，数组中同一个元素在答案里不能重复出现。

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] 。

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]

当我们需要查询一个元素是否出现过，或者一个元素是否在集合里的时候，就要第一时间想到哈希法。

本题，我们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

一个存，一个找。

如果是返回的是数值，不是下标，还可以使用双指针法。

class Solution {public int[] twoSum(int[] nums, int target) {Map<Integer,Integer> map =new HashMap<>();int[] result =new int[2];for(int i=0;i<nums.length;i++){map.put(nums[i],i);}for(int i=0;i<nums.length;i++){Integer value=map.get(target-nums[i]);if(value !=null && value!=i)  //注意这里要判空并且要不相等//这里要先判断是否为空，防止空指针{result[0]=i;result[1]=value;return result;}}return result;}
}

454、四数相加二

给你四个整数数组 nums1、nums2、nums3 和 nums4 ，数组长度都是 n ，请你计算有多少个元组 (i, j, k, l) 能满足：

• 0 <= i, j, k, l < n
• nums1[i] + nums2[j] + nums3[k] + nums4[l] == 0

示例 1：

输入：nums1 = [1,2], nums2 = [-2,-1], nums3 = [-1,2], nums4 = [0,2]
输出：2
解释：
两个元组如下：
1. (0, 0, 0, 1) -> nums1[0] + nums2[0] + nums3[0] + nums4[1] = 1 + (-2) + (-1) + 2 = 0
2. (1, 1, 0, 0) -> nums1[1] + nums2[1] + nums3[0] + nums4[0] = 2 + (-1) + (-1) + 0 = 0

示例 2：

输入：nums1 = [0], nums2 = [0], nums3 = [0], nums4 = [0]
输出：1

直接四重循环复杂度太高，可以考虑二重循环，用一个map把两数之和存储起来，key是两数之和，value是个数。

两数之和存，另外两数之和找。

class Solution {public int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {//直接暴力会四重循环会超时，所以使用map记录一下Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();int count=0;for(int i:nums1)   //使用增强for循环{for(int j:nums2){int value = map.getOrDefault(i+j,0);map.put(i+j,value+1);}}for(int i:nums3){for(int j:nums4){count+= map.getOrDefault(0-i-j,0);}}return count;}
}

#15、三数之和

给你一个整数数组 nums ，判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != k 且 j != k ，同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请

你返回所有和为 0 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 1：

输入：nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出：[[-1,-1,2],[-1,0,1]]
解释：
nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2] 。
注意，输出的顺序和三元组的顺序并不重要。

示例 2：

输入：nums = [0,1,1]
输出：[]
解释：唯一可能的三元组和不为 0 。

示例 3：

输入：nums = [0,0,0]
输出：[[0,0,0]]
解释：唯一可能的三元组和为 0 。

哈希解法去重比较麻烦，容易超时，所以使用双指针的方法。

拿这个nums数组来举例，首先将数组排序，然后有一层for循环，i从下标0的地方开始，同时定一个下标left 定义在i+1的位置上，定义下标right 在数组结尾的位置上。

依然还是在数组中找到 abc 使得a + b +c =0，我们这里相当于 a = nums[i]，b = nums[left]，c = nums[right]。

接下来如何移动left 和right呢， 如果nums[i] + nums[left] + nums[right] > 0 就说明 此时三数之和大了，因为数组是排序后了，所以right下标就应该向左移动，这样才能让三数之和小一些。

如果 nums[i] + nums[left] + nums[right] < 0 说明 此时 三数之和小了，left 就向右移动，才能让三数之和大一些，直到left与right相遇为止。

时间复杂度：O(n^2)。

两数之和 就不能使用双指针法，因为两数之和要求返回的是索引下标， 而双指针法一定要排序，一旦排序之后原数组的索引就被改变了。

如果两数之和要求返回的是数值的话，就可以使用双指针法了。

class Solution {public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {List<List<Integer>> result =new ArrayList<List<Integer>>();Arrays.sort(nums);  //先排序//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，第一个元素大于0，则和一定不会为0if(nums[i]>0)  //也相当于剪枝return result;//去重aif(i>0 && nums[i]==nums[i-1])continue;int sum=0;int left=i+1;int right=nums.length-1;while(right>left){sum=nums[i]+nums[left]+nums[right];if(sum>0)right--;else if(sum<0)left++;//相加为0else{  //等于0 的话，先去重，再减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

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：

• 0 <= a, b, c, d < n
• a、b、c 和 d互不相同
• nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target

你可以按 任意顺序 返回答案 。

示例 1：

输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]

示例 2：

输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出：[[2,2,2,2]]

提示：

• 1 <= nums.length <= 200
• -109 <= nums[i] <= 109
• -109 <= target <= 109

四数之和，和三数之和是一个思路，都是使用双指针法, 基本解法就是在三数之和的基础上再套一层for循环。

但是有一些细节需要注意，例如： 不要判断nums[k] > target 就返回了，三数之和 可以通过 nums[i] > 0 就返回了，因为 0 已经是确定的数了，四数之和这道题目 target是任意值。比如：数组是[-4, -3, -2, -1]，target是-10，不能因为-4 > -10而跳过。但是我们依旧可以去做剪枝，逻辑变成

nums[i]>0 && nums[i]>target

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++){//剪枝if(nums[i]>0 && nums[i]>target)return result;//对nums[i]去重if(i>0 &&nums[i-1]==nums[i])continue;for(int j=i+1;j<nums.length;j++){//对nums[j]去重if(j>i+1 && nums[j-1]==nums[j])continue;int left=j+1;int right=nums.length-1;while(right>left){//nums的范围是int的范围，直接加会溢出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;}
}

#128、最长连续序列

给定一个未排序的整数数组 nums ，找出数字连续的最长序列（不要求序列元素在原数组中连续）的长度。

请你设计并实现时间复杂度为 O(n) 的算法解决此问题。

示例 1：

输入：nums = [100,4,200,1,3,2]
输出：4
解释：最长数字连续序列是 [1, 2, 3, 4]。它的长度为 4。

示例 2：

输入：nums = [0,3,7,2,5,8,4,6,0,1]
输出：9

class Solution {public int longestConsecutive(int[] nums) {//使用哈希表，然后进行遍历，只有找到初始值的时候才会进入while开始计数//总的复杂度还是O（n）Set<Integer> set =new HashSet<>();for(int num:nums){set.add(num);}int result=0;  //存储最大的长度for(int num:set){if(set.contains(num-1)) //说明不是初始值continue;else{//说明前面没有元素int curNum=num;int ans=0; //存储每次的长度while(set.contains(curNum)){curNum++;ans++;}result=Math.max(result,ans);}}return result;}
}

560、和为 K 的子数组

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ，请你统计并返回 该数组中和为 k 的子数组的个数 。

子数组是数组中元素的连续非空序列。

示例 1：

输入：nums = [1,1,1], k = 2
输出：2

示例 2：

输入：nums = [1,2,3], k = 3
输出：2

使用前缀和+哈希表

两个位置对应的前缀和相减就是两个位置之间的和。

所以使用map保存着遍历的前缀和，然后判断sum-k对应的前缀和的个数。

class Solution {public int subarraySum(int[] nums, int k) {//前缀和+哈希表//存储前缀和以及对应的个数//为什么前缀和可以相等，因为数据有正有负Map<Integer,Integer> map =new HashMap<>();map.put(0,1);    //前缀和为0的个数只有一个int sum=0;   //计算前缀和int count=0;  //计算结果个数for(int num:nums){sum+=num;//先获得sum-k前缀和的个数，再把前缀和sum放入map中//因为当k=0时，先放入sum前缀和再获得个数，会多一个个数if(map.containsKey(sum-k))count+=map.get(sum-k);map.put(sum,map.getOrDefault(sum,0)+1);}return count;}
}