Python实现-LeetCode(0001)-两数之和(简单)

  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。
  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。

示例:

给定 nums = [2, 7, 11, 15], target = 9
因为 nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9
所以返回 [0, 1]

解题思路1(暴力法):使用两层循环进行查找匹配,每次都循环的是整个列表,效率比较低。
LeetCode中提交执行结果:超出时间限制。

from typing import List
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        for i in range(len(nums)):
            for j in range(len(nums)):
                if target == nums[i] + nums[j] and i != j:
                    return [i, j]
                else:
                    continue
        return None

print(Solution().twoSum([5, 7, 5, 11], 10))
print(Solution().twoSum([9, 7, 3, 11], 18))
print(Solution().twoSum([25, 16, 13, 18, 8, 10], 23))
print(Solution().twoSum([7, 1, 6, 12, 0], 14))

运行结果:

[0, 2]
[1, 3]
[2, 5]
None

解题思路2(暴力法优化版):使用两层循环进行查找匹配,第二层只循环第一层还未循环的列表元素,效率比思路1高些。
LeetCode中提交执行结果:超出时间限制。

from typing import List
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
       for i in range(len(nums)):
            for j in range(i+1,len(nums)):
                if target == nums[i] + nums[j]:
                    return [i, j]
                else:
                    continue
        return None

print(Solution().twoSum([5, 7, 5, 11], 10))
print(Solution().twoSum([9, 7, 3, 11], 18))
print(Solution().twoSum([25, 16, 13, 18, 8, 10], 23))
print(Solution().twoSum([7, 1, 6, 12, 0], 14))

运行结果:

[0, 2]
[1, 3]
[2, 5]
None

解题思路3:通过单循环,依次计算出列表中每个元素与target的差值(target-nums[i]),并判断该值(target-nums[i])是否在列表(仅查找还未循环的列表元素)中,如果在,就通过列表的index()方法获取该值的索引值,如果不在,就继续循环,直到循环完整个列表。
需要注意:在通过index()方法获取索引值时,需要考虑列表中存在相同元素的情况。
LeetCode中提交执行结果-执行用时:1336 ms,内存消耗:14.2 MB。

from typing import List
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        for i in range(len(nums)):
            num = target - nums[i]
            if num in nums[i+1:len(nums)]:
                    return [i, nums[i+1:len(nums)].index(num)+ i + 1]
            else:
                continue
        return None

print(Solution().twoSum([5, 7, 5, 11], 10))
print(Solution().twoSum([9, 7, 3, 11], 18))
print(Solution().twoSum([25, 16, 13, 18, 8, 10], 23))
print(Solution().twoSum([7, 1, 6, 12, 0], 14))

运行结果:

[0, 2]
[1, 3]
[2, 5]
None

解题思路4(哈希表法):通过迭代将元素添加到哈希表(使用字典模拟哈希表)中,同时我们比较该元素的对应元素是否已经存在于哈希表中,如果存在,我们直接返回答案。
LeetCode中提交执行结果-执行用时:36 ms,内存消耗:14.8 MB。

from typing import List
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        hashmap = {}
        for index, value in enumerate(nums):
            if target - value in hashmap:
                return [hashmap[target - value], index]
            else:
                hashmap[value] = index

print(Solution().twoSum([5, 7, 5, 11], 10))
print(Solution().twoSum([9, 7, 3, 11], 18))
print(Solution().twoSum([25, 16, 13, 18, 8, 10], 23))
print(Solution().twoSum([7, 1, 6, 12, 0], 14))

运行结果:

[0, 2]
[1, 3]
[2, 5]
None

进阶需求(列表中存在多对满足要求的值):
  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。
  注意:不能重复利用这个数组中同样的元素。

示例:

给定 nums = [5, 16, 12, 14, 19, 8, 10, 12], target = 24
因为 nums[0] + nums[4] = 5 + 19 = 24,nums[1] + nums[5] = 16 + 8 = 24,nums[2] + nums[7] = 12 + 12 = 24,nums[3] + nums[6] = 14 + 10 = 24。
所以返回 [[0, 4], [1, 5], [3, 6], [2, 7]]

解题思路1:通过单循环,依次计算出列表中每个元素与target的差值(target-nums[i]),并判断该值(target-nums[i])是否在列表(仅查找还未循环的列表元素)中,如果在,就通过列表的index()方法获取该值的索引值,如果不在,就继续循环,直到循环完整个列表。
需要注意:在通过index()方法获取索引值时,需要考虑列表中存在相同元素的情况。

from typing import List
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        res_list = []
        for i in range(len(nums)):
            num = target - nums[i]
            if num in nums[i+1: len(nums)]:
                    res_list.append([i, nums[i+1: len(nums)].index(num)+ i + 1])
            else:
                continue
        return res_list

print(Solution().twoSum([5, 7, 5, 11], 10))
print(Solution().twoSum([9, 7, 3, 2], 9))
print(Solution().twoSum([5, 16, 12, 14, 19, 8, 10, 12], 24))
print(Solution().twoSum([7, 1, 6, 12, 0], 14))

运行结果:

[[0, 2]]
[[1, 3]]
[[0, 4], [1, 5], [2, 7], [3, 6]]
[]

解题思路2(哈希表法):通过迭代将元素添加到哈希表(使用字典模拟哈希表)中,同时我们比较该元素的对应元素是否已经存在于哈希表中,如果存在,我们直接返回答案。

from typing import List
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        hashmap = {}
        res_list = []
        for index, value in enumerate(nums):
            if target - value in hashmap:
                res_list.append([hashmap[target - value], index])
            else:
                hashmap[value] = index
        return res_list

print(Solution().twoSum([5, 7, 5, 11], 10))
print(Solution().twoSum([9, 7, 3, 2], 9))
print(Solution().twoSum([5, 16, 12, 14, 19, 8, 10, 12], 24))
print(Solution().twoSum([7, 1, 6, 12, 0], 14))

运行结果:

[[0, 2]]
[[1, 3]]
[[0, 4], [1, 5], [3, 6], [2, 7]]
[]
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