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再也不用担心学不会哈希/求和啦!独家教学,一秒秒懂!

见解分享

哈希/求和算法:从小白到算法达人的蜕变指南

一、哈希算法:杂乱无序中的指路明灯

想象一个杂乱无章的房间,里面堆满了各种物品。你想找到一个特定的物品,恐怕要花上大把时间。但如果你把这些物品按照类别分好,是不是就能轻松找到呢?

哈希算法就是这么一个“分类整理器”。它通过一个叫做“哈希函数”的特殊公式,将任意长度的输入数据转换成固定长度的输出值,这个输出值被称为“哈希值”。就像给每个物品贴上一个专属标签,方便我们快速检索。

比如,我们有一个包含单词“apple”、“banana”、“cherry”的数组。哈希算法可以将这些单词转换成哈希值,例如:

apple -> 97
banana -> 101
cherry -> 99

这样一来,当我们想要查找“banana”这个单词时,只需查看哈希表中的哈希值“101”,就能快速找到它。

二、求和算法:基础中的基础

求和,顾名思义,就是将多个数字相加。在数学中,求和通常用Σ符号表示。例如,1+2+3+4+5可以表示为Σi=1^5 i,意思就是从1到5的每一个整数相加。

三、二者联姻:哈希/求和算法

哈希/求和算法就是将哈希算法和求和算法结合起来。它利用哈希函数将给定数组中的每一个数字转换成一个哈希值,然后通过求和的方式找出满足特定条件的数字组合。

四、实战演练:LeetCode1 寻找两数之和

LeetCode1题给定一个整数数组nums和一个整数目标值target,要求找到数组中两个数字的和等于target。

思路:

  1. 初始化一个哈希表: 将数组中每一个数字及其对应的哈希值存入哈希表中。
  2. 遍历数组: 对于数组中的每一个数字a,计算出其差值b = target - a。
  3. 查找差值: 在哈希表中查找差值b是否存在。如果存在,则说明a和b的和等于target。

代码示例(Python):

def twoSum(nums, target):
    """
    :type nums: List[int]
    :type target: int
    :rtype: List[int]
    """
    hashtable = {}

    for i in range(len(nums)):
        hashtable[nums[i]] = i

    for i in range(len(nums)):
        complement = target - nums[i]
        if complement in hashtable and hashtable[complement] != i:
            return [i, hashtable[complement]]

    return []

五、常见问题解答

Q1:哈希函数如何将任意长度的数据转换成固定长度的值?
A1: 哈希函数使用复杂的数学运算,将输入数据中的每一个比特位都考虑进去,最终输出一个固定长度的哈希值。

Q2:哈希算法有缺陷吗?
A2: 哈希算法可能会发生哈希碰撞,即不同的输入数据产生相同的哈希值。但可以通过选择合适的哈希函数和优化数据结构来减少碰撞的发生。

Q3:哈希/求和算法在哪些领域有应用?
A3: 哈希/求和算法广泛应用于数据结构(如哈希表)、密码学(如哈希函数)、图像处理(如指纹识别)等领域。

Q4:哈希算法和加密算法有什么区别?
A4: 哈希算法是单向的,无法从哈希值中恢复原始数据。而加密算法是可逆的,可以在加密后解密数据。

Q5:如何提高哈希/求和算法的效率?
A5: 可以通过选择合适的哈希函数、优化数据结构和并行化计算来提高算法的效率。