两数之和(LeetCode)——哈希表法(C语言)
上一篇文章留了个引子——用“哈希表”法来解决这个问题。
今天,我们来解决一下。为什么用哈希表法?很简单因为它——快!
讲解之前我们先来提出几个问题?
1)什么是“哈希表”?
2)怎么用“哈希表法”来解决这个问题?
什么是“哈希表”?
散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表。
给定表M,存在函数f(key),对任意给定的关键字值key,代入函数后若能得到包含该关键字的记录在表中的地址,则称表M为哈希(Hash)表,函数f(key)为哈希(Hash) 函数。
(摘自:百度百科)
其实 哈希表 就是一种 散列表 ,其英文叫做 “Hash table”,本身就是一种 数据结构 。包含 键值对(key-value),通过一个 key 值来直接访问数据,查找速度快。
看完这些仍然一头雾水对吧,下面举个简单的例子,我们应该就会更加理解哈希表。
日常生活中都使用过 字典、电话簿 等等。
字典通过什么来查找文字?其中一种方法是通过找汉字的首字母来进行确定范围,然后再在已经缩小后的范围中找取我们需要的汉字。
我要是想在电话簿中寻找 张三 该怎么找?首先通过张三的姓氏首字母 Z ,然后只用看 Z 中的人名即可。
李四 | 1233xxxxxx | L |
王强 | 2341xxxxxx | W |
张三 | 3478xxxxxx | Z |
哈希表就类似于这样,可以看出其本质是“数组”。对于一个数据,提取它的key(关键值)通过哈希函数中特定的“加工”,将其得到一个值,将这个 值 放置到数组的固定位置。
(PS:哈希表的数据必须一一对应,否则将出现“哈希冲突”,因此一个好的哈希函数将减少冲突的产生)
怎么用哈希函数来解决问题?
这个我们将结合例题来讲解
讲解时我们先分开一个板块一个板块的讲,便于理解,最后我将完整的代码发出,大家自行理解。
struct hashTable //自定义数据结构
{int key; //键int val; //值UT_hash_handle hh;
};
对下面这个代码做个必要的解释:
UT_hash_handle hh;
使定义的结构具有 “哈希性” ,它可以命名为任何名称。(这一步必须有!!!)
struct hashTable* hashtable; //定义哈希指针,指向前面的 hashTable 数据结构struct hashTable* find(int ikey) //通过 key 值来查找
{struct hashTable* tmp; //定义指向 hashTable 的指针变量 tmpHASH_FIND_INT(hashtable, &ikey, tmp);return tmp;
}
同样进行解释:
HASH_FIND_INT(hashtable, &ikey, tmp);return tmp;
第一个参数 hashtable 是哈希表,第二个参数是 ikey 的地址(一定要传递地址)。最后 tmp 是输出变量。当可以在哈希表中找到相应键值时,tmp 返回给定键的结构,当找不到时 tmp 返回NULL。
//重复性检查,当把两个相同key值的结构体添加到哈希表中时会报错void insert(int ikey, int ival) {struct hashTable* it = find(ikey); //返回 ikey 值对应的节点itif (it == NULL) { //如果没有找到,则创建项目添加struct hashTable* tmp = malloc(sizeof(struct hashTable)); //为 tmp 申请一个空间,//进行动态分配tmp->key = ikey, tmp->val = ival;//将结构体变量的键指向 ikey,将值指向 ivalHASH_ADD_INT(hashtable, key, tmp); //向 hashtable 添加元素} else { //如果能找到,则替换即可it->val = ival; //将值val 替换成 ival}
}
解释:
HASH_ADD_INT(hashtable, key, tmp);
第一个参数 hashtable 是哈希表,第二个参数 key 是键字段的名称。最后一个参数 tmp 是指向要添加的结构的指针。
//实现两数相加功能
int* twoSum(int* nums, int numsSize, int target, int* returnSize) {hashtable = NULL; //初始化for (int i = 0; i < numsSize; i++) {struct hashTable* it = find(target - nums[i]); /寻找满足条件的数据if (it != NULL) { //如果找到了int* ret = malloc(sizeof(int) * 2); //为 ret 申请一个空间,进行动态分配ret[0] = it->val, ret[1] = i; //ret[0]为target-nums[i]对应的元素下标,ret[1]即为 //nums[i]对应元素下标*returnSize = 2; //设置返回数组的长度为 2return ret; //返回 ret}insert(nums[i], i); //如果没有找到,就将其插入进哈希表}*returnSize = 0; //遍历所有数据后仍未找到匹配元素,则设置返回数组的长度为 0return NULL; //返回为空
}
最后附上完整的代码供大家学习
struct hashTable {int key;int val;UT_hash_handle hh;
};struct hashTable* hashtable;struct hashTable* find(int ikey) {struct hashTable* tmp;HASH_FIND_INT(hashtable, &ikey, tmp);return tmp;
}void insert(int ikey, int ival) {struct hashTable* it = find(ikey);if (it == NULL) {struct hashTable* tmp = malloc(sizeof(struct hashTable));tmp->key = ikey, tmp->val = ival;HASH_ADD_INT(hashtable, key, tmp);} else {it->val = ival;}
}int* twoSum(int* nums, int numsSize, int target, int* returnSize) {hashtable = NULL;for (int i = 0; i < numsSize; i++) {struct hashTable* it = find(target - nums[i]);if (it != NULL) {int* ret = malloc(sizeof(int) * 2);ret[0] = it->val, ret[1] = i;*returnSize = 2;return ret;}insert(nums[i], i);}*returnSize = 0;return NULL;
}
PS:代码来源
作者:LeetCode-Solution
链接:https://leetcode.cn/problems/two-sum/solution/liang-shu-zhi-he-by-leetcode-solution/
来源:力扣(LeetCode)
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