leetcode刷题记录——Hash

今天来说一下leetcode面试经典150题中哈希表部分的题

383 赎金信

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 1：

输入：ransomNote = “a”, magazine = “b”

输出：false

示例 2：

输入：ransomNote = “aa”, magazine = “ab”

输出：false

示例 3：

输入：ransomNote = “aa”, magazine = “aab”

输出：true

提示：

1 <= ransomNote.length, magazine.length <= 105

ransomNote 和 magazine 由小写英文字母组成

思路

1. 看到题目第一眼，需要用hash来对元素进行统计
2. 可以利用Counter()函数来实现统计

class Solution:
    def canConstruct(self, ransomNote: str, magazine: str) -> bool:
        cnt = Counter(magazine)
        for c in ransomNote:
            if c not in cnt or cnt[c] == 0:
                return False
            cnt[c] -= 1
            
        return True

时间复杂度

时间复杂度O(m + n)，执行时间54ms，消耗内存16.4MB

205 同构字符串

给定两个字符串 s 和 t ，判断它们是否是同构的。

如果 s 中的字符可以按某种映射关系替换得到 t ，那么这两个字符串是同构的。

每个出现的字符都应当映射到另一个字符，同时不改变字符的顺序。不同字符不能映射到同一个字符上，相同字符只能映射到同一个字符上，字符可以映射到自己本身。

示例 1:

输入：s = "egg", t = "add"

输出：true

示例 2：

输入：s = "foo", t = "bar"

输出：false

示例 3：

输入：s = "paper", t = "title"

输出：true

提示：

1 <= s.length <= 5 * 104

t.length == s.length

s 和 t 由任意有效的 ASCII 字符组成

思路

1. 首先明确每个字符是需要和自己当前位置所对应的索引直接对应到另一字符串，说人话就是i[1]的对应到j[1]上。
2. 在前面的基础上，需要一一对应也就可以转换为s的和t的两个交换位置后所形成的字符串并不会和原本的字符串不同，只是平移了

class Solution:
    def isIsomorphic(self, s: str, t: str) -> bool:
        h1 = {}
        h2 = {}
        for sc, tc in zip(s, t):
            if (sc in h1 and h1[sc] != tc) or (tc in h2 and h2[tc] != sc):
                return False
            h1[sc] = tc
            h2[tc] = sc
        return True

时间复杂度

时间复杂度O(n)，执行时间49ms，消耗内存16.4MB

290 单词规律

给定一种规律 pattern 和一个字符串 s ，判断 s 是否遵循相同的规律。

这里的 遵循 指完全匹配，例如， pattern 里的每个字母和字符串 s 中的每个非空单词之间存在着双向连接的对应规律。

示例1:

输入: pattern = "abba", s = "dog cat cat dog"

输出: true

示例 2:

输入:pattern = "abba", s = "dog cat cat fish"

输出: false

示例 3:

输入: pattern = "aaaa", s = "dog cat cat dog"

输出: false

提示:

1 <= pattern.length <= 300

pattern 只包含小写英文字母

1 <= s.length <= 3000

s 只包含小写英文字母和 ' '

s 不包含 任何前导或尾随对空格

s 中每个单词都被 单个空格 分隔

思路

1. 首先我们需要将我们s中的单词进行分割，然后再开始匹配
2. 后续匹配思路和前一题一样

class Solution:
    def wordPattern(self, pattern: str, s: str) -> bool:
        words = s.split(" ")
        if len(pattern) != len(words):
            return False
        h1 = {}
        h2 = {}
        for i, word in zip(pattern, words):
            if (i in h1 and h1[i] != word) or (word in h2 and h2[word] != i):
                return False
            h1[i] = word
            h2[word] = i
        return True

时间复杂度

时间复杂度O(m + n)，执行时间45ms，消耗内存16.3MB

242 有效的字母异位词

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 1:

输入: s = “anagram”, t = “nagaram”

输出: true

示例 2:

输入: s = “rat”, t = “car”

输出: false

提示:

1 <= s.length, t.length <= 5 * 104

s 和 t 仅包含小写字母

思路

第一版

用一个defaultdict存储s中的数量，如果t中存在就减少一个，逐个匹配

第二版

用一个hash表来存储所有的字符和数量，一一匹配，存在就-1。最后记得delete我们的hash并输出结果

第一版代码

class Solution:
    def isAnagram(self, s: str, t: str) -> bool:
        if len(s) != len(t):
            return False
        dic = defaultdict(int)
        for c in s:
            dic[c] += 1
        for c in t:
            dic[c] -= 1
        for val in dic.values():
            if val != 0:
                return False
        return True

第二版代码

class Solution:
    def isAnagram(self, s: str, t: str) -> bool:
        if len(s) != len(t):
            return False
        char_count = {}
        for char in s:
            char_count[char] = char_count.get(char, 0) + 1
        for char in t:
            if char not in char_count:
                return False
            char_count[char] -= 1
            if char_count[char] == 0:
                del char_count[char]
        return len(char_count) == 0

时间复杂度

第一版

时间复杂度O(n)，执行时间44ms，消耗内存16.4MB

第二版

时间复杂度O(n)，执行时间50ms，消耗内存16.3MB

49 字母异位词分组

给你一个字符串数组，请你将 字母异位词 组合在一起。可以按任意顺序返回结果列表。

字母异位词 是由重新排列源单词的所有字母得到的一个新单词。

示例 1:

输入: strs = ["eat", "tea", "tan", "ate", "nat", "bat"]

输出: [[“bat”],[“nat”,”tan”],[“ate”,”eat”,”tea”]]

示例 2:

输入: strs = [""]

输出: [[“”]]

示例 3:

输入: strs = ["a"]

输出: [[“a”]]

提示：

1 <= strs.length <= 104

0 <= strs[i].length <= 100

strs[i] 仅包含小写字母

思路

1. 见到题目第一时间想到两件事情，第一用hash存储键值对，和前面的题类似用值来进行匹配；第二字母异构意味着两个“单词”之间的字母都是一样的，也就是说经过排序可以得到相同的东西
2. 通过sorted进行排序后，该字符将之间转换为按照字母顺序排序的字符。这时后续如果还存在和他一样字符就会被加入到hash中，最后我们直接忽略key，输出values就可以得到预期结果

提示：这里我们使用defaultdict(list)是需要利用list作为默认值，会在不存在的键上初始化一个默认值。而我们使用{}字典则不会这样做，会造成测试样例中strs为空的情况下运行失败。

class Solution:
    def groupAnagrams(self, strs: List[str]) -> List[List[str]]:
        dict = defaultdict(list)
        for s in strs:
            tmp = "".join(sorted(s))
            if tmp in dict:
                dict[tmp].append(s)
            else:
                dict[tmp] = [s]
        return list(dict.values())

时间复杂度

时间复杂度O(m * n log n)，执行时间58ms，消耗内存19.1MB

1 两数之和

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 1：

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] 。

示例 2：

输入：nums = [3,2,4], target = 6

输出：[1,2]

示例 3：

输入：nums = [3,3], target = 6

输出：[0,1]

提示：

2 <= nums.length <= 104

-109 <= nums[i] <= 109

-109 <= target <= 109

只会存在一个有效答案

思路

需要两个数也就是两个指针，当i指向的和j指向的加和能够等于target就直接输出

提示：用hash去做更快，该思路是用两个循环去做的。后续也会附上用hash去做的代码

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 nums[i] + nums[j] == target:
                    return [i, j]

用hash去做的代码如下，这个代码整体会比前面的按照题目直译去做快很多，如果只是为了对付笔试可以用前一个，但是面试最好还是用hash，毕竟面试官看你做leetcode第一题都只会用循环去硬怼印象分肯定大打折扣。

class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        dic = {}
        for i, num in enumerate(nums):
            if target - num in dic:
                return [dic[target-num], i]
            dic[num] = i

时间复杂度

双循环

时间复杂度$O(n^2)$，执行时间1824ms，消耗内存17MB

hash

时间复杂度O(n)，执行时间42ms，消耗内存17.6MB

202 快乐数

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 1：

输入：n = 19

输出：true

解释：

12 + 92 = 82

82 + 22 = 68

62 + 82 = 100

12 + 02 + 02 = 1

示例 2：

输入：n = 2

输出：false

提示：

1 <= n <= 231 - 1

思路

1. 一个函数用set去存储已经出现过的数字，每次循环时将n加入到这个set中
2. 循环的停止条件为等于1和在seen中

class Solution:
    def isHappy(self, n: int) -> bool:
        seen = set()
        while n != 1 and n not in seen:
            seen.add(n)
            n = sum(int(i)**2 for i in str(n))
        return n == 1

时间复杂度

时间复杂度O(n)，执行时间44ms，消耗内存16.3MB

219 存在重复元素 II

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ，判断数组中是否存在两个 不同的索引 i 和 j ，满足 nums[i] == nums[j] 且 abs(i - j) <= k 。如果存在，返回 true ；否则，返回 false 。

示例 1：

输入：nums = [1,2,3,1], k = 3

输出：true

示例 2：

输入：nums = [1,0,1,1], k = 1

输出：true

示例 3：

输入：nums = [1,2,3,1,2,3], k = 2

输出：false

提示：

1 <= nums.length <= 105

-109 <= nums[i] <= 109

0 <= k <= 105

思路

用哈希表存索引和值，只要然后按照题目所给的True判断条件写代码。不要忽略最后需要一个False，不然会报错。

class Solution:
    def containsNearbyDuplicate(self, nums: List[int], k: int) -> bool:
        dic = {}
        for i, num in enumerate(nums):
            if num in dic and i - dic[num] <= k:
                return True
            dic[num] = i
        return False

时间复杂度

时间复杂度O(n)，执行时间91ms，消耗内存29.3MB

128 最长连续序列

思路

明确一点，当我们当前num的前一个数不在我们的hash中，我们就默认当前序列从num开始。那么结束便是当前num的后一个数不在hash中。

class Solution:
    def longestConsecutive(self, nums: List[int]) -> int:
        if not nums:
            return 0
        res = 0
        num_count = set(nums)
        for num in num_count:
            if (num - 1) not in num_count:
                num_len = 1
                while (num + 1) in num_count:
                    num_len += 1
                    num += 1
                res = max(res, num_len)
        return res

时间复杂度

时间复杂度O(n)，执行时间104ms，消耗内存32.6MB

根据这个集合给出的题目来看，hash这部分的题目已简单题或中等题考察居多，核心逻辑都是一个——利用hash特有的键值对去进行匹配等操作，所以把握好本质就比较简单了。不过真的不想遇到hash，脑子一转不过来就完犊子。

最后附上封面的猫猫图片（在这里还是要夸一下iPhone的微距，拍出来真的不错 ）