Map哈希映射

Map哈希映射

哈希映射是用于存储 (key, value) 键值对的一种实现。

使用哈希映射的第一个场景是，我们需要更多的信息，而不仅仅是键。然后通过哈希映射建立密钥与信息之间的映射关系。

让我们来看一个例子：

给定一个整数数组，返回两个数字的索引，使它们相加得到特定目标。

在这个例子中，如果我们只想在有解决方案时返回 true，我们可以使用哈希集合来存储迭代数组时的所有值，并检查 target - current_value 是否在哈希集合中。

但是，我们被要求返回更多信息，这意味着我们不仅关心值，还关心索引。我们不仅需要存储数字作为键，还需要存储索引作为值。因此，我们应该使用哈希映射而不是哈希集合。

模板

/*
 * Template for using hash map to find duplicates.
 * Replace ReturnType with the actual type of your return value.
 */
ReturnType aggregateByKey_hashmap(List<Type>& keys) {
    // Replace Type and InfoType with actual type of your key and value
    Map<Type, InfoType> hashmap = new HashMap<>();
    for (Type key : keys) {
        if (hashmap.containsKey(key)) {
            if (hashmap.get(key) satisfies the requirement) {
                return needed_information;
            }
        }
        // Value can be any information you needed (e.g. index)
        hashmap.put(key, value);    
    }
    return needed_information;
}

两个数组的交集 II

题目描述：

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Map哈希映射 - 图1

题目分析：

使用map来进行查重，此时选择map因为需要记录次数。也可以使用双指针法。

代码：

解法一：

/**
 * hash表（使用map） 时间复杂度：O(m+n) 空间复杂度：O(min(m,n))
 * @param nums1
 * @param nums2
 * @return
 */
public int[] intersect(int[] nums1, int[] nums2) {
    Map<Object, Integer> map = new HashMap<>();
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    // 将数字保存在map中，value存储次数
    for (int i = 0; i < nums2.length; i++) {
        map.put(nums2[i], map.getOrDefault(nums2[i], 0) + 1);
    }
    for (int i = 0; i < nums1.length; i++) {
        // map中存在且不为0
        if (map.containsKey(nums1[i]) && map.get(nums1[i]) != 0) {
            map.put(nums1[i], map.getOrDefault(nums1[i], 0) - 1);
            list.add(nums1[i]);
        }
    }
    // 转化为int数组
    int[] ints = new int[list.size()];
    int index = 0;
    for(Integer value : list) {
        ints[index++] = value;
    }
    return ints;
}

解法二：

思路为2个数组分别使用2个指针进行遍历，在判断是否相等，不相等则移动指针。

/**
 * 排序 + 双指针
 *
 * @param nums1
 * @param nums2
 * @return
 */
public int[] intersect(int[] nums1, int[] nums2) {
    // 将其进行排序，分别使用2个指针进行遍历
    Arrays.sort(nums1);
    Arrays.sort(nums2);
    int index = 0, index1 = 0, index2 = 0;
    int[] ints = new int[Math.min(nums1.length, nums2.length)]; // 用来保存交集
    // 2个指针一直向后判断，直到其中一个指针遍历完毕
    while (index1 < nums1.length && index2 < nums2.length) {
        // 谁小就向后移动
        if (nums1[index1] < nums2[index2]) {
            index1++;
        } else if (nums1[index1] > nums2[index2]) {
            index2++;
        } else {    // 相等赋值进去即可
            ints[index] = nums1[index1];
            index++;
            index1++;
            index2++;
        }
    }
    // 将后面为0的截取掉
    return Arrays.copyOfRange(ints, 0, index);
}

字母异位词

题目描述

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Map哈希映射 - 图2

题目分析：

可以知道每个字符串字母都一样，但是顺序不同，可以先将字符串进行排序，在放到map中查找是否存在重复。此时map中的value不需要存储次数或者索引，所以我们可以使用value来存储复合条件的字符串集合。

代码：

class Solution {
    /**
     * map解法
     * @param strs
     * @return
     */
    public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {
        HashMap<Object, List<String>> map = new HashMap<>();
        List<List<String>> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
            String str = sort(strs[i]);
            if (map.containsKey(str)) {
                map.get(str).add(strs[i]);
            } else {
                List<String> stringList = new ArrayList<>();
                stringList.add(strs[i]);
                map.put(str, stringList);
            }
        }
        // 遍历将map中的value全部取出来
        for (Map.Entry<Object, List<String>> entry : map.entrySet()) {
            list.add(entry.getValue());
        }
        return list;
    }
    // 将其进行排序
    public String sort(String str) {
        char[] record = str.toCharArray();
        Arrays.sort(record);
        return String.valueOf(record);
    }
}

两数之和

题目描述：

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Map哈希映射 - 图3

题目分析：

数组的大小是受限制的，而且如果元素很少，而哈希值太大会造成内存空间的浪费。
set是一个集合，里面放的元素只能是一个key，而两数之和这道题目，不仅要判断y是否存在而且还要记录y的下标位置，因为要返回x 和 y的下标。所以set 也不能用。

使用map可以存储索引值。

代码：

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            // 相减后，判断后边是否存在temp即可
            int temp = target - nums[i];
            if (map.containsKey(temp)) {
                return new int[]{map.get(temp), i};
            }
            // 将索引作为value
            map.put(nums[i], i);
        }
        return new int[]{};
    }
}

四数相加II

题目描述：

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Map哈希映射 - 图4

题目分析：

首先定义一个unordered_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

巧妙的通过先计算2个数组中所有总和，并使用map来记录次数，在判断相加是否为0时，将0减去相加的数，即可转化为查重。

代码：

class Solution {
    public int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        int total = 0;
        for (int num1 : nums1) {
            for (int num2 : nums2) {
                // 将2数之和放入map,value保存出现的次数
                int temp = num1 + num2;
                map.put(temp, map.getOrDefault(temp, 0) + 1);
            }
        }
        for (int num3 : nums3) {
            for (int num4 : nums4) {
                // 在man中找相加等于0的数
                int temp = 0 - (num3 + num4);
                if (map.containsKey(temp)) {
                    total += map.get(temp);
                }
            }
        }
        return total;
    }
}