Leetcode 167:两数之和 II - 输入有序数组(最详细解决方案!!!)

给定一个已按照升序排列 的有序数组,找到两个数使得它们相加之和等于目标数。

函数应该返回这两个下标值 index1 和 index2,其中 index1 必须小于 index2*。*

说明:

  • 返回的下标值(index1 和 index2)不是从零开始的。
  • 你可以假设每个输入只对应唯一的答案,而且你不可以重复使用相同的元素。

示例:

输入: numbers = [2, 7, 11, 15], target = 9
输出: [1,2]
解释: 2 与 7 之和等于目标数 9 。因此 index1 = 1, index2 = 2 。

解题思路

首先想到的解决思路是通过两次循环,每次循环遍历列表,这种算法的时间复杂度是O(n^2)。(这是我们在Leetcode 1 两数之和中提到的解决方案)

class Solution:
    def twoSum(self, numbers, target):
        """
        :type numbers: List[int]
        :type target: int
        :rtype: List[int]
        """
        nums_len = len(numbers)
        for i in range(nums_len):
            for j in range(i + 1, nums_len):
                if numbers[i] + numbers[j] == target:
                    return [i + 1, j + 1]

        return []

但是很明显,这种暴力解法在这问题中显得很蠢(⊙﹏⊙)

我们知道这个数据是有序的,那么我们很容易联想到使用二分搜索法是不是可以用于这个问题呢?我们可以每次判断target-num[i]对应的值是否在num[i+1:]中,这个时候算法的复杂度变成了O(nlogn)

class Solution:
    def _BinarySearch(self, numbers, target):
        l = 0
        r = len(numbers) - 1       
        while l <= r:
            mid = (l + r) // 2
            if target == numbers[mid]:
                return mid
            elif target < numbers[mid]:
                r = mid - 1
            else:
                l = mid + 1
        return -1

    def twoSum(self, numbers, target):
        """
        :type numbers: List[int]
        :type target: int
        :rtype: List[int]
        """
        nums_len = len(numbers)
        for i in range(nums_len):
            dif = target - numbers[i] 
            dif_index = self._BinarySearch(numbers[i + 1:], dif)
            if dif_index != -1:
                return [i + 1, dif_index + i + 2]
        return []

那么我们就想有没有O(n)级别的做法呢?我们依然可以参考之前Leetcode 1 两数之和中使用hash表的方法,但是这种做法的空间复杂度就变成了O(n)。我们有没有空间复杂度O(1),时间复杂度O(n)的做法呢?我们要充分利用题目给的条件:有序数组

0  1  2  3  4  5  6  7
l->                <-r

我们可以这样想,我们首先判断首尾两项的和是不是target,如果比target小,那么我们左边+1位置的数(比左边位置的数大)再和右相相加,继续判断。如果比target大,那么我们右边-1位置的数(比右边位置的数小)再和左相相加,继续判断。我们通过这样不断放缩的过程,就可以在O(n)的时间复杂度内找到对应的坐标位置。(这和快速排序的思路很相似)

class Solution:
    def twoSum(self, numbers, target):
        """
        :type numbers: List[int]
        :type target: int
        :rtype: List[int]
        """
        l = 0
        r = len(numbers) - 1
        while l < r:
            if numbers[l] + numbers[r] == target:
                return [l + 1, r + 1]
            elif numbers[l] + numbers[r] < target:
                l += 1
            else:
                r -= 1
        return []

这种解法叫做对撞指针法,又叫做双索引法

该问题的其他语言版本添加到了我的GitHub Leetcode

如有问题,希望大家指出!!!

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转载自blog.csdn.net/qq_17550379/article/details/80512745