一家公司的笔试题目:有序数组中找到两个数字之和等于目标值。

具体描述:有一个正序的数组 nums[],一个目标值sum,现要求从数组中找到两个数字之和等于sum,并输出这两个数字,反之则输出没找到,要求时间复杂度为O(n)。

首先想到的是暴力破解嘛,两个for循环搞定,但是时间复杂度为O(n^2);要求时间复杂度为O(n)的话就是想到 HashMap 有一个 containsKey 方法可以可快速找到,去掉一层 for 循环使得时间复杂度为 O(n);后面也想到正序数组那么可以使用双指针,这也算是常见的三种解决办法了。

下面是三种不同的方法来解决这个问题,并使用 Java 实现:

  1. 暴力枚举法:双重循环遍历数组,找到两个数的和等于 sum
  2. 双指针法:利用数组有序的特点,使用双指针从两端向中间靠拢查找目标值。
  3. 哈希表法:利用 HashMap 存储已遍历的元素,查找是否存在匹配值。

代码如下:

import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;

public class FindTwoSum {
    // 方法1: 暴力枚举法
    public static void bruteForce(int[] nums, int sum) {
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
                if (nums[i] + nums[j] == sum) {
                    System.out.println("找到两个数: " + nums[i] + " 和 " + nums[j]);
                    return;
                }
            }
        }
        System.out.println("没找到");
    }

    // 方法2: 双指针法
    public static void twoPointer(int[] nums, int sum) {
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left < right) {
            int currentSum = nums[left] + nums[right];
            if (currentSum == sum) {
                System.out.println("找到两个数: " + nums[left] + " 和 " + nums[right]);
                return;
            } else if (currentSum < sum) {
                left++;
            } else {
                right--;
            }
        }
        System.out.println("没找到");
    }

    // 方法3: 哈希表法
    public static void hashMapMethod(int[] nums, int sum) {
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int num : nums) {
            int target = sum - num;
            if (map.containsKey(target)) {
                System.out.println("找到两个数: " + target + " 和 " + num);
                return;
            }
            map.put(num, 1);
        }
        System.out.println("没找到");
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
        int sum = 10;

        System.out.println("使用暴力枚举法:");
        bruteForce(nums, sum);

        System.out.println("\n使用双指针法:");
        twoPointer(nums, sum);

        System.out.println("\n使用哈希表法:");
        hashMapMethod(nums, sum);
    }
}

三种方法的分析

  1. 暴力枚举法

    • 时间复杂度:O(n²)
    • 空间复杂度:O(1)
    • 适用于数据量小的情况。
  2. 双指针法

    • 时间复杂度:O(n)
    • 空间复杂度:O(1)
    • 适用于有序数组,效率较高。
  3. 哈希表法

    • 时间复杂度:O(n)
    • 空间复杂度:O(n)
    • 适用于无序数组,也适用于有序数组。
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