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🚀 经典算法入门:两数之和
💡 题目解析
给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target,我们需要在数组中找到两个数,使它们的和等于 target,并返回这两个数的下标。
- 每种输入只会对应一个答案
- 不能使用同一个元素两次
举个例子:
- 输入:
nums = [2,7,11,15],target = 9 - 输出:
[0,1] - 解释:因为
nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9,所以返回它们的下标[0, 1]。
🛠️ 解法一:暴力枚举
这是最容易想到的思路,直接用两层循环遍历所有可能的数对,检查它们的和是否等于目标值。
cpp
class Solution {
public:
vector<int> twoSum(vector<int>& nums, int target) {
int n = nums.size();
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = i + 1; j < n; ++j) {
if (nums[i] + nums[j] == target) {
return {i, j};
}
}
}
return {}; // 题目保证有解,这里只是防止编译报错
}
};
复杂度分析
- 时间复杂度:
O(n²),因为两层循环,最坏情况下需要检查n*(n-1)/2个数对。 - 空间复杂度:
O(1),只使用了常数额外空间。
这种方法的优点是思路简单,但缺点也很明显 ------ 当数组很大时,时间效率会变得很低。
⚡ 解法二:哈希表优化
为了把时间复杂度降到 O(n),我们可以用哈希表(unordered_map)来存储已经遍历过的数字及其下标。这样,对于每个数字 nums[i],我们只需要在哈希表中查找是否存在 target - nums[i],就能在 O(1) 时间内找到另一个数。
cpp
class Solution {
public:
vector<int> twoSum(vector<int>& nums, int target) {
unordered_map<int, int> hashMap;
for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) {
int complement = target - nums[i];
if (hashMap.find(complement) != hashMap.end()) {
// 找到互补数,返回结果
return {hashMap[complement], i};
}
// 没找到就把当前数存入哈希表
hashMap[nums[i]] = i;
}
return {}; // 题目保证有解
}
};
复杂度分析
- 时间复杂度:
O(n),我们只遍历了数组一次,哈希表的查找和插入操作都是O(1)。 - 空间复杂度:
O(n),最坏情况下需要存储整个数组的元素。
这种方法用空间换时间,是算法优化中非常常见的思路。
🎯 核心思路对比
| 方法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 暴力枚举 | O(n²) |
O(1) |
数组规模较小 |
| 哈希表 | O(n) |
O(n) |
追求高效,数组规模较大 |
这道题的关键在于理解空间与时间的权衡。当你需要更快的速度时,哈希表是一个非常强大的工具。