尋找陣列中和為定值的兩個數

2021-09-26 22:59:22 字數 1832 閱讀 1887

題目描述:輸入乙個陣列和乙個數字,在陣列中查詢兩個數,使得它們的和正好是輸入的那個數字。

要求時間複雜度是o(n)。如果有多對數字的和等於輸入的數字,輸出任意一對即可。

例如輸入陣列1、2、4、7、11、15和數字15。由於4+11=15,因此輸出4和11。

下面給出這個題的不同解法(注意闡述中數列有序無序的區別):

(1)這個題目相當於,對每個a[i],查詢sum-a[i]是否也在原始序列中,每一次要查詢的時間都要花費為o(n),這樣下來,最終找到兩個數還是需要o(n^2)的複雜度(相當於用了兩層for迴圈)。那如何提高查詢判斷的速度呢?答案是二分查詢,可以將o(n)的查詢時間提高到o(logn),這樣對於n個a[i],都要花logn的時間去查詢相對應的sum-a[i]是否在原始序列中,總的時間複雜度已降為o(n*logn),且空間複雜度為o(1)。(如果有序,直接二分o(n*logn),如果無序,先排序後二分,複雜度同樣為o(n*logn+n*logn)=o(n*logn),空間總為o(1))。

(2)序列有序前提下:在思路1基礎上還有一種更快的方法,a[i]在序列中,如果a[i]+a[k]=sum的話,那麼sum-a[i](a[k])也必然在序列中,舉個例子,如下:

原始序列:1、 2、 4、 7、11、15     用輸入數字15減一下各個數,得到對應的序列為:

對應序列:14、13、11、8、4、 0      

要達到o(n)的複雜度(注意:這個o(n)的時間複雜度是基於原始序列有序的情況下,否則還是o(n*logn)的時間複雜度,因為排序要o(n)的時間複雜度),第乙個陣列以一指標i 從陣列最左端開始向右掃瞄,第二個陣列以一指標j 從陣列最右端開始向左掃瞄,首先初始i指向元素1,j指向元素0,誰指的元素小,誰先移動,由於1(i)>0(j),所以i不動,j向左移動。然後j移動到元素4發現大於元素1,故而停止移動j,開始移動i,直到i指向4,這時,i指向的元素與j指向的元素相等,故而判斷4是滿足條件的第乙個數;然後同時移動i,j再進行判斷,直到它們到達邊界。

(3)當然,還可以構造hash表,正如程式設計之美上的所述,給定乙個數字,根據hash對映(雜湊函式就是乙個減式)查詢另乙個數字是否也在陣列中,只需用o(1)的時間,這樣的話,總體的演算法通上述思路2 一樣,也能降到o(n),但有個缺陷,就是構造hash額外增加了o(n)的空間,此點同上述思路 2。不過,空間換時間,仍不失為在時間要求較嚴格的情況下的一種好辦法。

(4)如果陣列是無序的,先排序(n*logn),然後用兩個指標i,j,各自指向陣列的首尾兩端,令i=0,j=n-1,然後i++,j--,逐次判斷a[i]+a[j]?=sum,如果某一刻a[i]+a[j]>sum,則要想辦法讓sum的值減小,所以此刻i不動,j--,如果某一刻a[i]+a[j]時間複雜度最終為o(n*logn+n)=o(n*logn),若原陣列是有序的,則不需要事先的排序,直接o(n)搞定,且空間複雜度還是o(1),此思路是相對於上述所有思路的一種改進。(如果有序,直接兩個指標兩端掃瞄,時間o(n),如果無序,先排序後兩端掃瞄,時間o(n*logn+n)=o(n*logn),空間始終都為o(1))。(與上述思路1相比,排序後的時間開銷由之前的二分的n*logn降到了掃瞄的o(n))。

總結:

二分(若無序,先排序後二分),時間複雜度總為o(n*logn),空間複雜度為o(1);(如:思路1)

掃瞄一遍x-s[i]  對映到乙個陣列或構造hash表,時間複雜度為o(n),空間複雜度為o(n);(如:思路2和3)

兩個指標兩端掃瞄(若無序,先排序後掃瞄),時間複雜度最後為:有序o(n),無序o(n*logn+n)=o(n*logn),空間複雜度都為o(1)。(如:思路4)

參考文章:這篇博主是真的厲害,膜拜!!!

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