1. 实验内容及上机实验所用平台

1.1 实验内容

给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target，请你在该数组中找出和为目标值的那两个整数，并返回他们的数组下标。例如，给定nums=[2,7,11,15]，target=9，返回结果为 [0,1]。若没有答案，则返回 [-1,-1]。题目要求设计 twoSum() 函数：

class Solution {
    
public:
 vector<int> twoSum(vector<int>& nums, int target) 
 {
      …  }
};

【输入形式】
每个测试用例由两行数据构成，第一行给出整数数组，元素之间以空格隔开，可以有重复元素；第二行给出求和的目标值。
【输出形式】
返回累加和为目标值的两个整数在数组中的下标值，不限顺序。若没有答案，则返回 [-1,-1]。

1.2 设计思路

要想找两数和为 target 的下标，不难想到用两重 for 循环来遍历数组 num，第一个 for 循环用i遍历数组 num[0,...,cnt-2]，第二个 for 循环用j遍历数组 num[i+1,...,cnt-1] （其中 cnt 为数组 num 的长度），只要判断有没有 num[i]+num[j]==target 即可。有的话就输出其两个数的下标，停止遍历；没有的话输出-1 -1。【这里要注意的是 i≠j。】

1.3 实验平台软件

Dev-C++.

2 数据结构

数组。

3 设计描述与分析

3.1 伪代码

输入：数组 num 和两数和 target。
输出：满足条件的数组下标 ind1、ind2，否组输出-1 -1。

ind1←1，ind2←1 
cnt = num.lenght 
for i ← 0 to cnt-2
    for j ←i+1 to cnt-1 
         if num[i]+num[j] == target
              ind1 ← i，ind2 ← j
         end if
    end for
end for
return ind1,ind2

3.2 流程图

3.3 主要代码段

bool TwoSum(int cnt, int &ind1, int &ind2) {
    	 
	for (int i = 0; i < cnt - 1; i++) {
    	// 外循环是数组 num[0,...,cnt-2] 
		for (int j = i + 1; j < cnt; j++) {
    	// 内循环是数组 num[i+1,...,cnt-1] 
			if (num[j] == target - num[i]) {
    	// 如果找到符合条件的两个数，
就保存其下标，返回主函数 
				ind1 = i;
				ind2 = j;
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}

3.4 源代码

需要先在源代码目录下新建 in.txt 文件，在此文件下输入要测试的数据。

#include <iostream>
using namespace std;
int num[10001] = {
    0}, target;	// 文件读取数据存放 

bool TwoSum(int cnt, int &ind1, int &ind2) {
    	// 找两个数字和为 target 的数组 num 下标的函数 
	for (int i = 0; i < cnt - 1; i++) {
    	// 外循环是数组 num[0,...,cnt-2] 
		for (int j = i + 1; j < cnt; j++) {
    	// 内循环是数组 num[i+1,...,cnt-1] 
			if (num[j] == target - num[i]) {
    	// 如果找到符合条件的两个数，就保存其下标，返回主函数 
				ind1 = i;
				ind2 = j;
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}

int main() {
    
	cout << "\t\t第2题 - 两数和\n\n";
	cout << "---------------------------------------------------\n\n";
	freopen("in.txt", "r", stdin);
	int cnt = 0, ind1 = -1, ind2 = -1;	// 先初始化 -> 若找不到符合条件的两个数，就输出 -1 -1 
	while (cin >> num[cnt++]);	// 从 in.txt 中读取所有数据 
	cnt--;	// 因为 在读取数据时 cnt++ 多运行了一次，所以减 1 得到所有数据的长度 
	target = num[cnt-1];	// 读取数据中的最后一个数据是 target，取出来 
	cnt--;	// 得到数组长度 
	TwoSum(cnt, ind1, ind2);	// 调用函数找下标 
	
	cout << "样例输入：\n";
	for (int i = 0; i < cnt; i++) cout << num[i] << " ";
	cout << "\n" << target << "\n\n样例输出：\n";
	cout << ind1 << " " << ind2 << "\n\n\n";
	freopen("CON", "r", stdin);	// 为了可直接查看exe可执行文件，需要将权限返回键盘 
	system("pause");
	return 0;
} 

4 调试过程

1. 测试1
   a) 测试数据用例：

   2 7 11 15
   9
   

   b) 测试数据用例1的特点：题目给定数据，测试能否正确找到下标。
   c) 测试结果：
   

2. 测试2
   a) 测试数据用例：

   2 7 11 15
   10
   

   b) 测试数据用例2的特点：此测试找不到下标，应该要输出-1 -1.
   c) 测试结果：
   

3. 测试3
   a) 测试数据用例：

   2 7 11 15 7
   9
   

   b) 测试数据用例3的特点：含有重复值，应该输出最先符合条件的两个数下标。
   c) 测试结果：
   

5. 实验总结

这道题目目前用的是暴力求解的思想，时间复杂度为O(n²)，虽然能够通过测试平台，但是其性能还能够优化，比如可以用哈希表来做，那么时间复杂度就可以优化到O(n)。目前暂不展示利用哈希表的做法。