哈希表相关算法

242.有效的字母异位词

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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

数组哈希

字母的范围从a到b只有26个，可以使用数组来实现哈希表，扫描s并记录每一个字母的出现频率，扫描t进行比较

注意：统计字母出现频率的数组需要进行初始化，否则在进行判断时会出错

bool isAnagram(string s, string t)
{
    if (s.length() != t.length())//长度不等必然不符合条件
        return false;
    int a[26] = {0};
    for (auto i : s)
    {
        a[i - 'a']++;
    }
    for (auto i : t)
    {
        if (a[i - 'a'] > 0)
            a[i - 'a']--;
        else
            return false;
    }
    return true;
}

349. 两个数组的交集

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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 1：

输入：nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2]
输出：[2]
示例 2：

输入：nums1 = [4,9,5], nums2 = [9,4,9,8,4]
输出：[9,4]
解释：[4,9] 也是可通过的

使用unordered_set

思路

​ 要求输出的结果中每一个元素时唯一的且不要求顺序，考虑使用unordered_set

​ 先将一个数组初始化unordered_set，比较另一个数组中的每一个元素是否存在于set，如果存在则放入一个unordered_map，由于其特性，他会自动去除重复的元素

vector<int> intersection(vector<int> &nums1, vector<int> &nums2)
{
    unordered_set<int> uset(nums1.begin(), nums1.end());//将nums1初始化unordered_set
    unordered_set<int> res;
    for (auto i : nums2)
    {
        if (uset.find(i) != uset.end())//uset.find(i) == uset.end()  代表没有找到这个元素
            res.insert(i);
    }
    return vector<int>(res.begin(), res.end());//将unordered_set转化为vector格式
}

第202题. 快乐数

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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

思想

在重复进行替换正整数的过程中，只会出现两个结果：进入无限循环；或者结果为1

而当相同的数字出现两次及以上的时候，说明这个过程进入了无限循环。我们以此为依据，建立一个哈希表

将每次替换后的数字在哈希表中查找，如果曾经出现过，说明进入了无限循环，这个数不是快乐数；如果没有出现过，我们将数字录入哈希表中，再次进行替换过程，直至替换结果为1（快乐数）或者新数字在哈希表中出现（非快乐数）。

//将数字n替换为每个位置上数字的平方和
int Change(int n)
{
    int sum = 0;
    while (n)
    {
        sum += (n % 10) * (n % 10);
        n /= 10;
    }
    return sum;
}
//判断是否为快乐数
bool isHappy(int n)
{
    unordered_set<int> uset;
    while (n != 1)
    {
        if (uset.find(n) != uset.end())
        {
            return false;
        }
        else
        {
            uset.insert(n);
        }
        n = Change(n);
    }
    return true;
}

1. 两数之和

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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]

思路

遍历nums数组，查找umap哈希中是否存在一个key恰好为target-nums[i]的元素，如果有则为答案，如果没有，则将遍历到的元素存入umap当中，注意：umap存入元素时，key值设为元素的值的大小，value设置为元素的数组下标

vector<int> twoSum(vector<int> &nums, int target)
{
    unordered_map<int, int> umap;
    for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
    {
        if (umap.find(target - nums[i]) != umap.end())
        {
            return {umap[target - nums[i]], i};
        }
        else
        {
            umap[nums[i]] = i;
        }
    }
    return {};
}

454.四数相加

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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 < n
nums1[i] + nums2[j] + nums3[k] + nums4[l] == 0

示例 1：

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
   示例 2：

输入：nums1 = [0], nums2 = [0], nums3 = [0], nums4 = [0]
输出：1

思路

本题与1.两数之和的思路相似，只需要将前两个数组看成一部分，后两个数组看成另一部分，就可以拆解为两数之和的问题，进行求解

int fourSumCount(vector<int> &nums1, vector<int> &nums2, vector<int> &nums3, vector<int> &nums4)
{
    unordered_map<int, int> sum;
    int cnt = 0;
    for (auto i : nums1)
        for (auto j : nums2)
        {
            sum[i + j]++;
        }
    for (auto i : nums3)
        for (auto j : nums4)
        {
            int temp = i + j;
            auto it = sum.find(-temp);
            if (it != sum.end())
            {
                cnt += it->second;
            }
        }
    return cnt;
}

383.赎金信

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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

思路

与242.有效的字母异位词相似，不同的是ransomNote中的所有字母都在magazine存在即可，不需要后者的字母都在前者中存在

bool canConstruct(string ransomNote, string magazine)
{
    int cnt[26]={0};
    for (auto i : magazine)
    {
        cnt[i - 'a']++;
    }
    for (auto i : ransomNote)
    {
        if (cnt[i - 'a'])
        {
            cnt[i - 'a']--;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

15.三数之和

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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 1：

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。
示例 2：

输入：nums = [0,1,1]
输出：[]
解释：唯一可能的三元组和不为 0 。
示例 3：

输入：nums = [0,0,0]
输出：[[0,0,0]]
解释：唯一可能的三元组和为 0 。

双指针法

这道题的哈希解法比较困难，去重逻辑较为复杂,使用双指针法进行求解

vector<vector<int>> threeSum(vector<int> &nums)
{
    vector<vector<int>> res;
    sort(nums.begin(), nums.end());//先对nums进行排序，使相同的数字排列在一起，为之后的去重做好准备
    for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
    {
        if (nums[0] > 0)
            break; // 排序后最小的数大于0，无论如何都无法三个数相加等于零
        if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1])
            continue; // i去重,去除两个连续的相同i的情况
        int left = i + 1;
        int right = nums.size() - 1;

        while (left < right)
        {
            int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
            if (sum == 0)
            {
                res.push_back({nums[i], nums[left], nums[right]});
                left++;
                // 去重，防止left与之前的相同
                while (left < right)
                {
                    if (nums[left] == nums[left - 1])
                        left++;
                    else
                        break;
                }
            }
            else if (sum > 0)
            {
                // 每次移动都检查会浪费时间
                right--;
                /* while (left < right)
                 {
                     if (nums[right] == nums[right + 1])
                         right--;
                     else
                         break;
                }*/
            }
            else
            {
                // 每次移动都检查会浪费时间
                left++;
                /* while (left < right)
                 {
                     if (nums[left] == nums[left - 1])
                         left++;
                     else
                         break;
                }*/
            }
        }
    }
    return res;
}

注意

1.基于范围的for循环（C++ 11 )

for (int x : nums)
	cout<<x<<endl;

该循环可以显示数组的每一个值，但是无法通过这种方法对元素进行修改
需要使用引用

for(int &x : nums)
	x=x*2;

基于范围的for循环与迭代器遍历的不同：
for循环返回元素
迭代器为指针
例如：遍历map

如果it为基于范围的for循环
for(auto it:umap)
	key = it.first
	value=it.second
如果it为迭代器
for(auto it=umap.begin();it!=umap.end();it++)
	key=it->first
	value=it->second

2.C++三个set的区别

三个set分别为set,unordered_set,multiset

1、unordered_set的底层实现是通过哈希表的方式实现的
2、set和multiset的底层是通过红黑树实现的***(红黑树是一种平衡二叉搜索树，所以key值是有序的，但key不可以修改，改动key值会导致整棵树的错乱，所以只能删除和增加。)***

3.集合来解决哈希问题的时候，优先使用unordered_set，因为它的查询和增删效率是最优的，如果需要集合是有序的，那么就用set，如果要求不仅有序还要有重复数据的话，那么就用multiset。

集合	底层实现	是否有序	数值是否可以重复	能否更改数值	查询效率	增删效率
std::set	红黑树	有序	否	否	O(log n)	O(log n)
std::multiset	红黑树	有序	是	否	O(logn)	O(logn)
std::unordered_set	哈希表	无序	否	否	O(1)	O(1)

3.C++三个map的区别

三个map分别为map，multimap，unordered_map

1.unordered_map的底层实现是通过哈希表的方式实现的

2.map，multimap底层是通过红黑树实现的***(红黑树是一种平衡二叉搜索树，所以key值是有序的，但key不可以修改，改动key值会导致整棵树的错乱，所以只能删除和增加。)***

3.map可以修改value值，不可以修改key值

映射	底层实现	是否有序	数值是否可以重复	能否更改数值	查询效率	增删效率
std::map	红黑树	key有序	key不可重复	key不可修改	O(logn)	O(logn)
std::multimap	红黑树	key有序	key可重复	key不可修改	O(log n)	O(log n)
std::unordered_map	哈希表	key无序	key不可重复	key不可修改	O(1)	O(1)

4.去除vector中的重复元素

1.vector<int> 类型

可以利用unordered_set不存储重复key值的特性，先将vector转化为set，再转化回来

2.vector<vector<int>> 类型

因为unordered_set底层通过哈希方法实现对key值的查找，而C++没有为vector提供默认的哈希方法，导致第一种方法失效。
所以我们需要利用unique函数

sort(res.begin(), res.end());
auto it=unique(res.begin(), res.end());
res.erase(it,res.end());