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2024-01-16 08:48| 来源: 网络整理| 查看: 265

          Python——无序数组中找出和为N的两个数(三个数、四个数)

【问题描述】无序数组中找出和为N的两个数,例如,nums = [1, 4, 3, 2, 6, 5]中找出和为target = 6的序列,答案:[(1, 5), (4, 2)]。

参考博客:

1、一个无序数组中两个数之和等于给定的值sum

2、Python算法题----在列表中找到和为s的两个数字

输入:

nums = [1, 4, 3, 2, 6, 5]

target = 6

输出 :

[(1, 5), (4, 2)]

 

方法一:暴力——穷举法(O(N^2))

       思想:嵌套循环,外层循环遍历全部列表,内层循环遍历当前元素位置之后的所有元素。内层循环中将两个数字相加,等于target,保存当前结果。需要注意的是同一个元素不能重复使用!

# 暴力解法——穷举 def getRes_Enumeration(arr, value): len1 = len(arr) res = [] for i in range(len1): for j in range(i + 1, len1): if arr[i] + arr[j] == value: res.append((arr[i], arr[j])) return res if __name__ == "__main__": nums = [int(i) for i in input().split()] target = int(input()) print(getRes_Enumeration(nums, target))

运行结果:

小结:这个思想确实简单,很容易想到,可能不具有挑战性!毕竟时间复杂度为O(N^2),那有没有更好的方法呢?答案是肯定的,比如O(NlogN)与O(N)。

 

方法二:双指针——快速排序思想,O(NlogN)

        思想:来自于快速排序,在一个有序的数组(从小到大)中最左边一定是最小值,最右边是最大值。我们可将最小值与最大值相加与目标值进行比较,如果两数之和大于目标值,我们就让最大值小一点(读取第二个最大值),如果两数之和小于目标值,我们就让最小值大一点(读取第二个最小值),如果两数之和刚好等于目标值,保存最大值,最小值,并且让最大值小一点,最小值大一点。需要注意的是前提条件是数组必须有序!!!

        简化:对nums先排序,然后定义两个指针,一个low = 0指向数组头,一个high = len(nums) - 1指向数组的尾,看其和nums[low]+nums[high]是否== target;若==,则查找成功返回;若>sum,则尾指针high--;若= 2: low, high = 0, len1-1 while low < high: if nums[low] + nums[high] == target: res.append((nums[low], nums[high])) low += 1 high -= 1 elif nums[low] + nums[high] > target: high -= 1 else: low += 1 return res if __name__ == "__main__": nums = [int(i) for i in input().split()] target = int(input()) print(getRes_QuickSort(nums, target))

运行结果:

       细心的朋友这里会发现,诶,最后的输出结果顺序不对啊,因为我们是对排序后的数组进行查找的,如果想要返回原来的,还需进一步改进。

       需要注意的是,这里的排序算法选择的是时间复杂度为O(NlogN)的,加上查找所花时间O(N),最终为O(NlogN)。肯定有人会想,那我为啥不选择时间复杂度为O(N)的排序算法(如:非比较排序的基数排序、计数排序或桶排序)先排序,再查找呢?这样结果就是O(N)了,效率岂不是更高,哎呀,你真的很聪明!!!但是接下面的方法,并不是这样做的,而是利用哈希表来完成!

 

方法三:哈希表思想求解,O(N)

        思想:给定一个数,根据hash表查找另一个数只需要O(1)的时间。但需要空间换时间,空间复杂度为O(n);可以用hashMap实现,hashMap。遍历一遍数组,若次数没有存在hashMap中,则将其加入,次数为1;再遍历一遍数组,对每个值nums[i],判断target - nums[i]是否在hashmap中【即对应的value是否==1】;若存在,则查找成功;否则继续遍历下一个。直到遍历完整个数组。

# 哈希表思想 def getRes_HashMap(nums, target): result = [] for i, value in enumerate(nums): if (target - value) in nums[i+1:]: result.append((value, target - value)) return result if __name__ == "__main__": nums = [int(i) for i in input().split()] target = int(input()) print(getRes_HashMap(nums, target))

运行结果:

 

变式:给定一个无序数组,求

(1)三个数或四个数,甚至N个数之和等于target;

(2)两个数之差等于target;

这些都可以采取上面三种方法中的思想进行求解,但是,如果作为面试,后面两种才是面试官想要看到的解法!!!

 

练习一:剑指offer——和为S的两个数

输入描述:

        输入一个递增排序的数组和一个数字S,在数组中查找两个数,使得他们的和正好是S,如果有多对数字的和等于S,输出两个数的乘积最小的。

输出描述:

        对应每个测试案例,输出两个数,小的先输出。

例如:

输入(假设无序):

         1 4 3 2 6 5

         6

输出:[1,5]

输入:

          1 3 4 6 7 8

           45

输出:

           []

# -*- coding:utf-8 -*- class Solution: def FindNumbersWithSum(self, array, tsum): # write code here # array = sorted(array) len1 = len(array) res = [] myres = [] if len1>= 2: low, high = 0, len1-1 while low < high: if array[low] + array[high] == tsum: res.append([array[low], array[high]]) low += 1 high -= 1 elif array[low] + array[high] > tsum: high -= 1 else: low += 1 # 求最小的一组数 lentmp = len(res) if lentmp >= 1: tmp = [] for i in range(lentmp): tmp.append(res[i][0]*res[i][1]) index = tmp.index(min(tmp)) myres = res[index] return myres

或者精简版本:

# -*- coding:utf-8 -*- class Solution: def FindNumbersWithSum(self, array, tsum): # write code here res = [] len1, minM = len(array), 10000000 if len1 < 2: return res for i, value in enumerate(array): if (tsum - value) in array[i+1:]: if value*(tsum - value)


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