02 哈希表相关问题
1、有效的字母异位同
题目简介：
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。
示例：
输入: s = "anagram", t = "nagaram"
输出: true
题解：
数组其实就是一个简单哈希表，而且这道题目中字符串只有小写字符，那么就可以定义一个数组，来记录字符串s里字符出现的次数。
定一个数组叫做record，大小为26 就可以了，初始化为0，因为字符a到字符z的ASCII也是26个连续的数值。
因为字符a到字符z的ASCII是26个连续的数值，所以字符a映射为下标0，相应的字符z映射为下标25。
再遍历 字符串s的时候，只需要将 s[i] - ‘a’ 所在的元素做+1 操作即可，并不需要记住字符a的ASCII，只要求出一个相对数值就可以了。
对t中出现的字符映射哈希表索引上的数值再做-1的操作。
那么最后检查一下，record数组如果有的元素不为零0，说明字符串s和t一定是谁多了字符或者谁少了字符，return false。
public boolean isAnagram(String s, String t) {
int[] record = new int[26];
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
record[s.charAt(i) - 'a']++; // 并不需要记住字符a的ASCII，只要求出一个相对数值就可以了
}
for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
record[t.charAt(i) - 'a']--;
}
for (int count: record) {
if (count != 0) { // record数组如果有的元素不为零0，说明字符串s和t 一定是谁多了字符或者谁少了字符。
return false;
}
}
return true; // record数组所有元素都为零0，说明字符串s和t是字母异位词
}
2、两个数组的交集
题目简介：
给定两个数组
nums1和nums2，返回 它们的交集 。输出结果中的每个元素一定是 唯一 的。我们可以 不考虑输出结果的顺序 。
示例：
输入： nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2]
输出： [2]
题解：
输出结果中的每个元素一定是唯一的，也就是说输出的结果的去重的， 同时可以不考虑输出结果的顺序
使用数组来做哈希的题目，是因为题目都限制了数值的大小。
而这道题目没有限制数值的大小，就无法使用数组来做哈希表了。
public int[] intersection(int[] nums1, int[] nums2) {
if (nums1 == null || nums1.length == 0 || nums2 == null || nums2.length == 0) {
return new int[0];
}
Set<Integer> set1 = new HashSet<>();
Set<Integer> resSet = new HashSet<>();
//遍历数组1
for (int i : nums1) {
set1.add(i);
}
//遍历数组2的过程中判断哈希表中是否存在该元素
for (int i : nums2) {
if (set1.contains(i)) {
resSet.add(i);
}
}
//方法1：将结果集合转为数组
return resSet.stream().mapToInt(x -> x).toArray();
//方法2：另外申请一个数组存放setRes中的元素,最后返回数组
int[] arr = new int[resSet.size()];
int j = 0;
for(int i : resSet){
arr[j++] = i;
}
return arr;
}
3、快乐数
题目简介：
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。
- 如果这个过程 结果为 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 。
示例：
输入： n = 19
输出： true
解释： 1^2 + 9^2 = 82
8^2 + 2^2 = 68
6^2 + 8^2 = 100
1^2 + 0^2 + 0^2 = 1
题解：
题目中说了会 无限循环，那么也就是说求和的过程中，sum会重复出现，这对解题很重要！
当我们遇到了要快速判断一个元素是否出现集合里的时候，就要考虑哈希法了。
所以这道题目使用哈希法，来判断这个sum是否重复出现，如果重复了就是return false， 否则一直找到sum为1为止。
public boolean isHappy(int n) {
Set<Integer> record = new HashSet<>();
while (n != 1 && !record.contains(n)) {
record.add(n);
n = getNextNumber(n);
}
return n == 1;
}
private int getNextNumber(int n) {
int res = 0;
while (n > 0) {
int temp = n % 10;
res += temp * temp;
n = n / 10;
}
return res;
}
4、两数之和
题目简介：
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。
示例：
输入：nums = [2,7,11,15], target = 9
输出：[0,1]
解释：因为 nums[0] + nums[1] == 9 ，返回 [0, 1] 。
题解：
什么时候使用哈希法，当我们需要查询一个元素是否出现过，或者一个元素是否在集合里的时候，就要第一时间想到哈希法。
我们不仅要知道元素有没有遍历过，还有知道这个元素对应的下标，需要使用 key value结构来存放，key来存元素，value来存下标，那么使用map正合适。
public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
int[] res = new int[2];
if(nums == null || nums.length == 0){
return res;
}
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
for(int i = 0; i < nums.length; i++){
int temp = target - nums[i]; // 遍历当前元素，并在map中寻找是否有匹配的key
if(map.containsKey(temp)){
res[1] = i;
res[0] = map.get(temp);
break;
}
map.put(nums[i], i); // 如果没找到匹配对，就把访问过的元素和下标加入到map中
}
return res;
}
5、三数之和
题目简介：
给你一个整数数组 nums ，判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != k 且 j != k ，同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。
请你返回所有和为
0且不重复的三元组。注意： 答案中不可以包含重复的三元组。
示例：
输入：nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出：[[-1,-1,2],[-1,0,1]]
解释：
nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2] 。
注意，输出的顺序和三元组的顺序并不重要。
题解：
其实这道题目使用哈希法并不十分合适，这道题目使用双指针法 要比哈希法高效一些。
首先将数组排序，然后有一层for循环，i从下标0的地方开始，同时定一个下标left 定义在i+1的位置上，定义下标right 在数组结尾的位置上。
依然还是在数组中找到 abc 使得a + b +c =0，我们这里相当于 a = nums[i]，b = nums[left]，c = nums[right]。
接下来如何移动left 和right呢， 如果nums[i] + nums[left] + nums[right] > 0 就说明 此时三数之和大了，因为数组是排序后了，所以right下标就应该向左移动，这样才能让三数之和小一些。
如果 nums[i] + nums[left] + nums[right] < 0 说明 此时 三数之和小了，left 就向右移动，才能让三数之和大一些，直到left与right相遇为止。
public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
Arrays.sort(nums);
// 找出a + b + c = 0
// a = nums[i], b = nums[left], c = nums[right]
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
// 排序之后如果第一个元素已经大于零，那么无论如何组合都不可能凑成三元组，直接返回结果就可以了
if (nums[i] > 0) {
return result;
}
if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) { // 去重a
continue;
}
int left = i + 1;
int right = nums.length - 1;
while (right > left) {
int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
if (sum > 0) {
right--;
} else if (sum < 0) {
left++;
} else {
result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
// 去重逻辑应该放在找到一个三元组之后，对b 和 c去重
while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
right--;
left++;
}
}
}
return result;
}
6、四数之和
题目简介：
给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）。
你可以按 任意顺序 返回答案 。
示例：
输入： nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出： [[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]
题解：
四数之和三数之和是一个思路，都是使用双指针法, 基本解法就是在三数之和的基础上再套一层for循环。
四数之和的双指针解法是两层for循环nums[k] + nums[i]为确定值，依然是循环内有left和right下标作为双指针，找出nums[k] + nums[i] + nums[left] + nums[right] == target的情况。
public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
Arrays.sort(nums);
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
// nums[i] > target 直接返回, 剪枝操作
if (nums[i] > 0 && nums[i] > target) {
return result;
}
if (i > 0 && nums[i - 1] == nums[i]) { // 对nums[i]去重
continue;
}
for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
if (j > i + 1 && nums[j - 1] == nums[j]) { // 对nums[j]去重
continue;
}
int left = j + 1;
int right = nums.length - 1;
while (right > left) {
// nums[k] + nums[i] + nums[left] + nums[right] > target int会溢出
long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
if (sum > target) {
right--;
} else if (sum < target) {
left++;
} else {
result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
// 对nums[left]和nums[right]去重
while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
left++;
right--;
}
}
}
}
return result;
}
7、四数之和II
题目简介：
给你四个整数数组
nums1、nums2、nums3和nums4，数组长度都是n，请你计算有多少个元组(i, j, k, l)能满足。
0 <= i, j, k, l < nnums1[i] + nums2[j] + nums3[k] + nums4[l] == 0
示例：
输入：nums1 = [1,2], nums2 = [-2,-1], nums3 = [-1,2], nums4 = [0,2]
输出：2
解释：
两个元组如下：
1. (0, 0, 0, 1) -> nums1[0] + nums2[0] + nums3[0] + nums4[1] = 1 + (-2) + (-1) + 2 = 0
2. (1, 1, 0, 0) -> nums1[1] + nums2[1] + nums3[0] + nums4[0] = 2 + (-1) + (-1) + 0 = 0
题解：
首先定义map，key放a和b两数之和，value 放a和b两数之和出现的次数。
遍历大A和大B数组，统计两个数组元素之和，和出现的次数，放到map中。
定义int变量count，用来统计 a+b+c+d = 0 出现的次数。
在遍历大C和大D数组，找到如果 0-(c+d) 在map中出现过的话，就用count把map中key对应的value也就是出现次数统计出来。
最后返回统计值 count 就可以了。
public int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
int temp;
int res = 0;
//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) {
temp = i + j;
if (map.containsKey(temp)) {
map.put(temp, map.get(temp) + 1);
} else {
map.put(temp, 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) {
temp = i + j;
if (map.containsKey(0 - temp)) {
res += map.get(0 - temp);
}
}
}
return res;
}
8、赎金信
题目简介：
给你两个字符串：ransomNote 和 magazine ，判断 ransomNote 能不能由 magazine 里面的字符构成。
如果可以，返回 true ；否则返回 false 。
magazine 中的每个字符只能在 ransomNote 中使用一次
示例：
输入： ransomNote = "aa", magazine = "ab"
输出： false
输入： ransomNote = "aa", magazine = "aab"
输出： true
题解：
因为题目所只有小写字母，那可以采用空间换取时间的哈希策略， 用一个长度为26的数组还记录magazine里字母出现的次数。
public boolean canConstruct(String ransomNote, String magazine) {
// 定义一个哈希映射数组
int[] record = new int[26];
// 遍历
for(char c : magazine.toCharArray()){
record[c - 'a'] += 1;
}
for(char c : ransomNote.toCharArray()){
record[c - 'a'] -= 1;
}
// 如果数组中存在负数，说明ransomNote字符串总存在magazine中没有的字符
for(int i : record){
if(i < 0){
return false;
}
}
return true;
}
