算法学习day07哈希表part02-454、383、15、18

package LeetCode.hashpart02;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * 454. 四数相加 II
 * 给你四个整数数组 nums1、nums2、nums3 和 nums4 ，数组长度都是 n ，请你计算有多少个元组 (i, j, k, l) 能满足：
 * 0 <= i, j, k, l < n
 * nums1[i] + nums2[j] + nums3[k] + nums4[l] == 0
 * 示例：
 * 输入：nums1 = [1,2], nums2 = [-2,-1], nums3 = [-1,2], nums4 = [0,2]
 * 输出：2
 * 解释：
 * 两个元组如下：
 * 1. (0, 0, 0, 1) -> nums1[0] + nums2[0] + nums3[0] + nums4[1] = 1 + (-2) + (-1) + 2 = 0
 * 2. (1, 1, 0, 0) -> nums1[1] + nums2[1] + nums3[0] + nums4[0] = 2 + (-1) + (-1) + 0 = 0
 */
/**
 * 思路：
 * 1.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。
 * 2.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。
 * 3.定义int变量count，用来统计 a+b+c+d = 0 出现的次数。
 * 4.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。
 * 5.最后返回统计值 count 就可以了
 *
 * */

public class FourSum2_454 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums1 = {1,2}, nums2 = {-2,-1}, nums3 = {-1,2}, nums4 = {0,2};
        int result = fourSumCount(nums1,nums2,nums3,nums4);
        System.out.println(result);
    }

    public static int fourSumCount(int[] nums1, int[] nums2, int[] nums3, int[] nums4) {
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        int temp;
        int res = 0;
        //统计两个数组中的元素之和，同时统计出现的次数，放入map
        for (int i : nums1) {
            for (int j : nums2) {
                temp = i + j;
                if (map.containsKey(temp)) {
                    map.put(temp, map.get(temp) + 1);
                } else {
                    map.put(temp, 1);
                }
            }
        }
        //统计剩余的两个元素的和，在map中找是否存在相加为0的情况，同时记录次数
        for (int i : nums3) {
            for (int j : nums4) {
                temp = i + j;
                if (map.containsKey(0 - temp)) {
                    res += map.get(0 - temp);
                }
            }
        }
        return res;
    }
}

package LeetCode.hashpart02;
/**
 * 383. 赎金信
 * 给你两个字符串：ransomNote 和 magazine ，判断 ransomNote 能不能由 magazine 里面的字符构成。
 * 如果可以，返回 true ；否则返回 false 。
 * magazine 中的每个字符只能在 ransomNote 中使用一次。
 * */
public class RansomNote_383 {
    public static void main(String[] args) {
        boolean flag = canConstruct("hjk","hjik");
        System.out.println(flag);
    }
    public static boolean canConstruct(String ransomNote, String magazine) {
        // 定义一个哈希映射数组
        int[] record = new int[26];

        // 遍历
        for(char c : magazine.toCharArray()){
            record[c - 'a'] += 1;
        }

        for(char c : ransomNote.toCharArray()){
            record[c - 'a'] -= 1;
        }

        // 如果数组中存在负数，说明ransomNote字符串总存在magazine中没有的字符
        for(int i : record){
            if(i < 0){
                return false;
            }
        }

        return true;
    }
}

package LeetCode.hashpart02;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 15.三数之和
 * 给你一个整数数组 nums ，判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != k 且 j != k ，
 * 同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请你返回所有和为 0 且不重复的三元组。
 * 注意：答案中不可以包含重复的三元组。
 * */

/**
 * 双指针： 时间复杂度：O(n^2)。 数组排序O(nlogn),遍历数组O(n),双指针遍历O(n),总体 O(nlogn) + O(n) * O(n)，所以是O(n^2)
 * 1.对于数组长度n，如果数组为null或者数组长度小于3，直接返回 []
 * 2.对数组进行排序
 * 3.遍历排序后的数组
 *    3.1 若num[0] > 0,直接返回结果。因为已经从小到大排好序了，后面不可能有三个数和 等于0
 *    3.2 对于重复元素：跳过，避免出现重复解
 *    3.3 令左指针 l = i+1，右指针 r = n-1，当 l<r 时，执行循环：
 *         3.3.1 若和大于0，说明 num[r]太大，r左移
 *         3.3.2 若和小于0，说明 num[l]太小，l右移
 *         3.3.3 当 num[i] + num[l] + num[r] == 0,执行循环，判断左界和右界是否和下一位重复，去除重复解，并同时将l,r移到下一位置，寻找新的解
 * */

public class hreeSum_15 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr =  {-1,0,1,2,-1,-4};
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        result = threeSum(arr);
        System.out.println(result);

    }

    public static List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(nums);

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if (nums[i] > 0) {
                return result;
            }

            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }

            int left = i + 1;
            int right = nums.length - 1;
            while (right > left) {
                int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
                if (sum > 0) {
                    right--;
                } else if (sum < 0) {
                    left++;
                } else {
                    result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
                    while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                    while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
                    right--;
                    left++;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

package LeetCode.hashpart02;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 18.四数之和
 * 给你一个由 n 个整数组成的数组nums ，和一个目标值 target 。
 * 请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组[nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]]（若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：
 * <p>
 * 0 <= a, b, c, d< n
 * a、b、c 和 d 互不相同
 * nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target
 * 你可以按 任意顺序 返回答案 。
 */
/**
 * 双指针 + 排序 + 剪枝
 * 解题思路：
 * 1.在三数之和的基础上增加一层循环，再利用双指针，但在前两层循环中使用了最大最小值来提前进行判断，节省了时间，双指针中也进行了去重的操作
 * 2.在确定第一个数之后，如果 nums[i] + nums[i+1] + nums[i+2] + nums[i+3] > target,说明此时剩下的三个数无论取什么值，
 * 四个数之和一定大于target，因此退出第一次循环
 * 3.在确定第一个数之后，如果 nums[i] + nums[n-3] + nums[n-2] + nums[n-1] < target,说明此时剩下的三个数无论取什么值，
 * 四个数之和一定小于 target，因此第一重循环直接进入下一轮，枚举nums[i+1]
 * 4.在确定前两个数之后，如果 nums[i] + nums[j] + nums[j+1] + nums[j+2] > target,说明此时剩下的两个数无论什么值，
 * 四个数之和一定大于target，因此退出第二重循环
 * 5.在确定前两个数之后，如果nums[i] + nums[j] + nums[n-2] + nums[n-1] < target，说明此时剩下的两个数无论取什么值，
 * 四数之和一定小于 target，因此第二重循环直接进入下一轮。枚举 nums[j+1]
 */

public class FourSum_18 {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = {1, 0, -1, 0, -2, 2};
        int target = 0;
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        result = fourSum(arr,target);
        System.out.println(result);
    }


    public List<List<Integer>> fourSum2(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> quadruplets = new ArrayList<>(); // 定义一个返回值
        if (nums == null || nums.length < 4) {
            return quadruplets;
        }
        Arrays.sort(nums);
        int length = nums.length;
        //定义4个指针,i,j,left,right,i从0开始遍历,j从i+1开始遍历,留下left和right作为双指针
        for (int i = 0; i < length - 3; i++) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) { //当i的值和前面的值相等时忽略
                continue;
            }
            //获取当前最小值，如果最小值比目标值大，说明后面越来越大，根本不可能存在
            if (nums[i] + nums[i + 1] + nums[i + 2] + nums[i + 3] > target) {
                break; // 这里使用break,直接退出此次循环，因为后面的数只会更大
            }
            // 获取当前最大值，如果最大值比目标值小，说明后面越来越小，根本不可能存在，忽略
            if (nums[i] + nums[length - 3] + nums[length - 2] + nums[length - 1] < target) {
                continue; // 这里使用continue，继续下一次循环，因为下一次循环有更大的数
            }
            // 第二层循环j,初始值指向 i+1
            for (int j = i+1; j < length - 2; j++) {
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) { // 当j的值与前面的值相等时忽略
                    continue;
                }
                if (nums[i] + nums[j] + nums[j + 1] + nums[j + 2] > target) {
                    break;
                }
                if (nums[i] + nums[j] + nums[length - 2] + nums[length - 1] < target) {
                    continue;
                }
                int left = j + 1, right = length - 1;
                // 双指针遍历，如果等于目标值，left++并去重，当当前和大于目标值时right--,当当前和小于目标值时left++
                while (left < right) {
                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                    if (sum == target) {
                        quadruplets.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
                        left++; // left先+1之后，和它前面的left-1进行比较，若后+1，则和它后面的left+1 进行比较
                        while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]) {
                            left++;
                        }
                        right--;
                        while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]) {
                            right--;
                        }
                    } else if (sum < target) {
                        left++;
                    } else {
                        right--;
                    }
                }
            }
        }
        return quadruplets;
    }


    public static List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(nums);

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {

            // nums[i] > target 直接返回, 剪枝操作
            if (nums[i] > 0 && nums[i] > target) {
                return result;
            }

            if (i > 0 && nums[i - 1] == nums[i]) {    // 对nums[i]去重
                continue;
            }

            for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {

                if (j > i + 1 && nums[j - 1] == nums[j]) {  // 对nums[j]去重
                    continue;
                }

                int left = j + 1;
                int right = nums.length - 1;
                while (right > left) {
                    // nums[k] + nums[i] + nums[left] + nums[right] > target int会溢出
                    long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                    if (sum > target) {
                        right--;
                    } else if (sum < target) {
                        left++;
                    } else {
                        result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
                        // 对nums[left]和nums[right]去重
                        while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                        while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;

                        left++;
                        right--;
                    }
                }
            }
        }
        return result;
    }
}