算法（三）

哈希表算法章节

(1)

Ascall码文章推荐

• 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。

class Solution {
    public boolean isAnagram(String s, String t) {
        //先说明一下字母异位词的定义：
        //两个字符串的字母组成完全相同
        
        //这里使用哈希法
        //简单创建一个哈希数组：int[] hash
        int hash[] =new int[26];//默认初始化都为0
        //因为表示26个小写字母（'a'到'z'）
        //'a'-'a'=0存储在hash[0],  'b'-'a'=1存储在hash[1]以此类推

        //开始分别遍历两个字符串
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            hash[s.charAt(i)-'a']++;
        }
        for(int j=0;j<t.length();j++){
             hash[t.charAt(j)-'a']--;
        }

        //检查hash数组中是否有不为0的元素
        for(int i=0;i<hash.length;i++){
            if(hash[i]!=0){
                return false;
            }
        }

        return true;
    }
}

(2)

当我们需要存储一组元素，并且要求元素不重复时，可以使用Set集合。

• Set是Java中的一个接口，它的实现类有HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。

• HashSet：使用哈希表实现，不保证元素的顺序，是最常用的Set实现类。
• TreeSet：使用红黑树实现，可以对元素进行排序，但插入和查找操作的时间复杂度较高。
• LinkedHashSet：使用链表和哈希表实现，保证元素的插入顺序。

• 当我们向Set集合中添加元素时，Set会根据元素的hashCode值来判断是否已存在相同的元素。
  如果两个元素的hashCode值相等，Set会调用它们的equals方法进行进一步比较。

具体步骤如下：

1. 创建两个Set集合，分别用来存储两个数组的元素。
2. 遍历第一个数组，将每个元素添加到第一个Set集合中。
3. 遍历第二个数组，对于每个元素，判断是否存在于第一个Set集合中。
4. 如果存在，则将该元素添加到结果集合中。
5. 最后，将结果集合转换为整数数组并返回。

class Solution {
    public int[] intersection(int[] nums1, int[] nums2) {
         // 创建两个Set集合，用于存储数组元素
        Set<Integer> set1 = new HashSet<>();
        Set<Integer> resultSet = new HashSet<>();

        // 将nums1数组的元素添加到set1集合中
        for (int num : nums1) {
            set1.add(num);
        }

        // 遍历nums2数组，判断元素是否存在于set1集合中
        for (int num : nums2) {
            if (set1.contains(num)) {
                resultSet.add(num);
            }
        }

        // 将结果集合转换为整数数组
        int[] resultArray = new int[resultSet.size()];
        int index = 0;
        for (int num : resultSet) {
            resultArray[index] = num;
            index++;
        }

        return resultArray;
    }
}

（3）双指针法------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 可以变为 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 。

解释一下快乐数：

• 不是所有的正整数都会进入循环。事实上，只有一部分正整数会进入循环，而另一部分正整数最终会收敛到1。
• 对于那些会进入循环的正整数，它们的平方和计算过程会在某个特定的数值上循环，而不是收敛到1。这些数被称为"不快乐数"。
• 例如，考虑数字4。计算过程如下：4 -> 16 -> 37 -> 58 -> 89 -> 145 -> 42 -> 20 -> 4。可以看到，进入了一个循环。因此，4被认为是一个不快乐数，因为它最终无法收敛到1。
• 另一方面，如果一个正整数最终收敛到1，那么它被称为"快乐数"。例如，数字19通过计算平方和的过程最终收敛到1：19 -> 82 -> 68-> 100 -> 1。因此，19被认为是一个快乐数。

class Solution {
    public boolean isHappy(int n) {
        int slow = n; // 慢指针从n开始
        int fast = n; // 快指针从n开始
        
        do {
            slow = calculateSquareSum(slow); // 慢指针每次计算平方和
            fast = calculateSquareSum(calculateSquareSum(fast)); // 快指针每次计算两次平方和
        } while (slow != fast); // 当慢指针和快指针相等时，表示进入了循环
        
        return slow == 1; // 如果最终平方和等于1，说明是快乐数
    }
    
    private static int calculateSquareSum(int num) {
        int sum = 0;
        while (num > 0) {
            int digit = num % 10; // 取出个位数
            sum += digit * digit; // 平方和累加
            num /= 10; // 去除个位数
        }
        return sum;
    }

}

以前觉得算法可无聊了，突然发现，这玩意挺上瘾啊，虽然很菜，但很解困啊🍚🍚🍚🍚🍚🍚🍚🍗🍗🍗🍗🍭🍭🍭🍭🍭🍭🍭🍭🧃🧃🧃🧃🧃🍵🍵🍵🍵🍵🍵💫💫💫💫😋😋😋😋😋😋

（4）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。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。

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
       // 创建一个HashMap，用于存储数组元素与其下标的映射关系
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        
        // 遍历数组
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            int complement = target - nums[i];
            
            // 判断当前元素的补数是否已经存在于HashMap中
            // 如果存在，则返回对应的下标
            if (map.containsKey(complement)) {
                return new int[] {map.get(complement), i};
            }
            
            // 如果补数不存在于HashMap中，则将当前元素与其下标存入HashMap
            map.put(nums[i], i);
        }
        
        // 如果未找到符合条件的两个数，则返回一个空数组
        return new int[0];
    }
}

（5）四数相加

• 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 。

map.getOrDefault(sum, 0) + 1

是Java中的一个表达式，用于获取Map中指定键的值，如果键不存在则返回默认值。在这个表达式中，sum是作为键，0是作为默认值。如果sum这个键存在于map中，则返回与该键对应的值加1；如果sum这个键不存在，则返回默认值0加1。

class Solution {
    public int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {
        int res = 0;
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
        //统计两个数组中的元素之和，同时统计出现的次数，放入map
        for (int i : nums1) {
            for (int j : nums2) {
                int sum = i + j;
                map.put(sum, map.getOrDefault(sum, 0) + 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 : nums3) {
            for (int j : nums4) {
                res += map.getOrDefault(0 - i - j, 0);
            }
        }
        return res;
    }
}

（6）三数之和

• 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。

class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(nums);

        for (int i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) {
                continue;
            }

            int left = i + 1;
            int right = nums.length - 1;

            while (left < right) {
                int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];

                if (sum == 0) {
                    result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
                    while (left < right && nums[left] == nums[left+1]) {
                        left++;
                    }
                    while (left < right && nums[right] == nums[right-1]) {
                        right--;
                    }
                    left++;
                    right--;
                } else if (sum < 0) {
                    left++;
                } else {
                    right--;
                }
            }
        }

        return result;
    }
}

（7）四数之和

• 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。

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        if (nums == null || nums.length < 4) {
            return result;
        }
        Arrays.sort(nums);

        for (int i = 0; i < nums.length - 3; i++) {
            // 避免重复的元素
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }
            for (int j = i + 1; j < nums.length - 2; j++) {
                // 避免重复的元素
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) {
                    continue;
                }
                int left = j + 1;
                int right = nums.length - 1;
                while (left < right) {
                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                    if (sum == target) {
                        result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
                        // 避免重复的元素
                        while (left < right && nums[left] == nums[left + 1]) {
                            left++;
                        }
                        while (left < right && nums[right] == nums[right - 1]) {
                            right--;
                        }
                        left++;
                        right--;
                    } else if (sum < target) {
                        left++;
                    } else {
                        right--;
                    }
                }
            }
        }

        return result;
    }
}