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专题-哈希表.md

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两数之和 (LeetCode, Easy, No.0001, 2021-10)

哈希表

问题描述
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 <= 10^4
    -10^9 <= nums[i] <= 10^9
    -10^9 <= target <= 10^9
    只会存在一个有效答案

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/two-sum
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权,非商业转载请注明出处。
Python3
class Solution:
    def twoSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:  # noqa
        """"""
        tmp = dict()

        for i in range(len(nums)):
            left = target - nums[i]  # 减去当前值
            if left in tmp:  # 如果差值在哈希表中,说明找到了答案
                return [tmp[left], i]

            tmp[nums[i]] = i  # 保存当前值的位置

        return []

重复的DNA序列 (LeetCode, Medium, No.0187, 2021-10)

哈希表 位运算

问题简述
找出由 ATCG 构成的字符串中所有重复且长度为 10 的子串;
思路&考点
  • 基本思路:哈希表计数;
  • 如果直接使用子串本身作为哈希表的 key,那么时间复杂度和空间复杂度都是 O(NL);而如果使用位运算+滑动窗口手动构造 key,可以把复杂度降为 O(N)
题目描述
所有 DNA 都由一系列缩写为 'A','C','G' 和 'T' 的核苷酸组成,例如:"ACGAATTCCG"。在研究 DNA 时,识别 DNA 中的重复序列有时会对研究非常有帮助。

编写一个函数来找出所有目标子串,目标子串的长度为 10,且在 DNA 字符串 s 中出现次数超过一次。

示例 1:
    输入:s = "AAAAACCCCCAAAAACCCCCCAAAAAGGGTTT"
    输出:["AAAAACCCCC","CCCCCAAAAA"]
示例 2:
    输入:s = "AAAAAAAAAAAAA"
    输出:["AAAAAAAAAA"]

提示:
    0 <= s.length <= 10^5
    s[i] 为 'A'、'C'、'G' 或 'T'

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/repeated-dna-sequences
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权,非商业转载请注明出处。
子串作为 key
  • 时间&空间复杂度:O(NL)
class Solution:
    def findRepeatedDnaSequences(self, s: str) -> List[str]:
        """"""
        # from collections import defaultdict
        L = 10

        cnt = defaultdict(int)
        ans = []
        for i in range(len(s) - L + 1):
            subs = s[i: i+L]
            cnt[subs] += 1
            if cnt[subs] == 2:
                ans.append(subs)

        return ans
位运算+滑动窗口
  • 时间&空间复杂度:O(N)
class Solution:
    def findRepeatedDnaSequences(self, s: str) -> List[str]:
        """"""
        # from collections import defaultdict
        L = 10
        B = {'A': 0, 'T': 1, 'C': 2, 'G': 3}  # 分别为 00, 01, 10, 11

        if len(s) < L + 1:  # assert,否则部分用例会无法通过
            return []

        # 先计算前 9 位的值
        x = 0
        for i in range(L - 1):
            b = B[s[i]]
            x = (x << 2) | b

        ans = []
        cnt = defaultdict(int)
        for i in range(len(s) - L + 1):
            b = B[s[i + L - 1]]
            # 注意该有的括号不要少,避免运算优先级混乱
            x = ((x << 2) | b) & ((1 << (L * 2)) - 1)  # 滑动计算子串的 hash 值
            cnt[x] += 1
            if cnt[x] == 2:
                ans.append(s[i: i + L])

        return ans
位运算说明
  • (x << 2) | b
    # 以为均为二进制表示
     x = 0010 1011, b = 10: 
    该运算相当于把 b x 末尾
    
    x         :   0010 1011
    x = x << 2:   1010 1100
    
    x = x | b :   1010 1100
                | 0000 0010
                -----------
                  1010 1110
  • x & ((1 << (L * 2)) - 1)
    # 该运算把 x 除低 10 位前的所有位置置 0
     L = 5x = 1110 1010 1010: 
    
    y = 1 << (L * 2):   0100 0000 0000
    y = y - 1       :   0011 1111 1111
    
    x = x & y       :   1110 1010 1010
                      & 0011 1111 1111
                      ----------------
                        0010 1010 1010