LeetCode1 两数之和

package cn.itlemon.leetcode.array;

import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;

/**
 * Title：两数之和
 * 给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target，请你在该数组中找出和为目标值的那 两个 整数，并返回他们的数组下标。
 * <p>
 * 你可以假设每种输入只会对应一个答案。但是，你不能重复利用这个数组中同样的元素。
 * <p>
 * 示例:
 * <p>
 * 给定 nums = [2, 7, 11, 15], target = 9
 * <p>
 * 因为 nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9
 * 所以返回 [0, 1]
 * <p>
 * 来源：力扣（LeetCode）
 * 链接：https://leetcode-cn.com/problems/two-sum
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 *
 * @author jiangpingping
 * @date 2019/10/28 22:56
 */
public class LeetCode1TwoSum {

    @Test
    public void test() {
        int[] ints1 = twoSum1(new int[]{2, 7, 11, 15}, 9);
        System.out.println(Arrays.toString(ints1));
        int[] ints2 = twoSum2(new int[]{2, 7, 11, 15}, 9);
        System.out.println(Arrays.toString(ints2));
        int[] ints3 = twoSum3(new int[]{2, 7, 11, 15}, 9);
        System.out.println(Arrays.toString(ints3));
    }

    /**
     * 方法一：暴力法
     * 时间复杂度：O(n^2)
     * 对于每个元素，我们试图通过遍历数组的其余部分来寻找它所对应的目标元素，这将耗费 O(n^2) 的时间。因此时间复杂度为 O(n^2)
     * <p>
     * 空间复杂度：O(1)
     *
     * @param nums   数组
     * @param target 目标值
     * @return 下标数组
     */
    private int[] twoSum1(int[] nums, int target) {
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
                if (nums[i] + nums[j] == target) {
                    return new int[]{i, j};
                }
            }
        }
        return new int[]{};
    }

    /**
     * 方法二：两遍哈希表
     * 时间复杂度：O(n)，
     * 我们把包含有 n 个元素的列表遍历两次。由于哈希表将查找时间缩短到 O(1) ，所以时间复杂度为 O(n)。
     * <p>
     * 空间复杂度：O(n)，
     * 所需的额外空间取决于哈希表中存储的元素数量，该表中存储了 n 个元素。
     *
     * @param nums   数组
     * @param target 目标值
     * @return 下标数组
     */
    private int[] twoSum2(int[] nums, int target) {
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>(nums.length);
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            map.put(nums[i], i);
        }
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            int result = target - nums[i];
            if (map.containsKey(result) && map.get(result) != i) {
                return new int[]{i, map.get(result)};
            }
        }
        return new int[]{};
    }

    /**
     * 方法三：一遍哈希表法
     * 事实证明，我们可以一次完成。在进行迭代并将元素插入到表中的同时，我们还会回过头来检查表中是否已经存在当前元素所对应的目标元素。
     * 如果它存在，那我们已经找到了对应解，并立即将其返回。
     *
     * @param nums   数组
     * @param target 目标值
     * @return 下标数组
     */
    private int[] twoSum3(int[] nums, int target) {
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            int result = target - nums[i];
            if (map.containsKey(result)) {
                return new int[]{i, map.get(result)};
            }
            map.put(nums[i], i);
        }
        return new int[]{};
    }
}