關于C++數組中重復的數字

更新時間：2021年11月03日 10:47:09 作者：zx255

這篇文章主要介紹得是關于C++數組中重復的數字，文章以問題描述得形式，對問題展開分析用不同得方法去解決問題并附上方法得詳細代碼,需要的朋友可以參考以下文章得具體內容

1、題目描述

找出數組中重復的數字。在一個長度為 n 的數組 nums 里的所有數字都在 0～n-1 的范圍內。數組中某些數字是重復的，但不知道有幾個數字重復了，也不知道每個數字重復了幾次。

請找出數組中任意一個重復的數字。

題目示例：

輸入：[2, 3, 1, 0, 2, 5, 3]
輸出：2 或 3

1.1 方法一：排序

先對數組進行排序
此時從頭到尾掃一遍數組就可以了
時間復雜度 O ( l o g 2 n ) O(log_2n) O(log2n)

代碼示例：

int repeatNum(vector<int>& v){
    if(v.empty()) return -1;
    int len = v.size();
    sort(v.begin(), v.end());
    for(int i = 1; i < len; i++){
        if(v[i] == v[i-1]){
            return v[i];
        }
    }
    return -1;
}

1.2 方法二：哈希表

從頭到尾掃一遍數組
每掃到一個數字，判斷哈希表里是否包含了該數字
如果還沒有，就把它加入哈希表中
如果已經存在該數字，就找到了一個重復的數字。

時間復雜度 O ( n ) O(n) O(n) 、空間復雜度 O ( n ) O(n) O(n) ，提高時間效率是以創(chuàng)建一個 O ( n ) O(n) O(n) 的哈希表為代價的。

代碼示例：

int repeatNum(vector<int>& v){
    if(v.empty()) return -1;
    map<int, int> m;
    for(int i = 0; i < v.size(); i++){
        if(m[v[i]]) return v[i];
        else m[v[i]]++;
    }
    return -1;
}

1.3 方法三：數組位置交換

從頭到尾掃描數組
當掃描的數組下標為 i 時，判斷i這個位置的數字 (m) 是否等于 i 本身
若是則掃描下一個數字
若不是則判斷 m 和下標為 m 的數字是否相同 (v[i] == v[v[i]])
若相同則返回，循環(huán)結束
若不同則把第 i 個數字 (m) 和第 m 個數字交換
然后重復這個過程，直至循環(huán)結束

時間復雜度為 O ( n ) O(n) O(n) ，空間復雜度為 O ( 1 ) O(1) O(1)

代碼示例：

int repeatNum(vector<int>& v){
    if(v.empty()) return -1;
    for(int i = 0; i < v.size(); ++i){
        if(v[i] < 0 || v[i] > v.size()-1) // 數字必須在 0 ~ n-1 之間
            return -1;
    }
    
    for(int i = 0; i < v.size(); ++i){
        while(v[i] != i){
            if(v[i] == v[v[i]]) return v[i];
            swap(v[i], v[v[i]]);
        }
    }
    return false;
}

2、題目升級

長度為 n+1 的數組，所有的數都在 1 ~ n 的范圍內，因此數組中至少有一個數字是重復的。找出數組中任意一個重復的數字，但不能修改輸入的數組。

題目示例：

輸入：[2, 3, 5, 4, 3, 2, 6, 7]
輸出：2 或 3

2.1 方法一：哈希表

方法同上：

int repeatNum(vector<int>& v){
    if(v.empty()) return -1;
    map<int, int> m;
    for(int i = 0; i < v.size(); i++){
        if(m[v[i]]) return v[i];
        else m[v[i]]++;
    }
    return -1;
}

2.2 方法二：輔助數組

創(chuàng)建一個長度為 n+1 的輔助數組，然后逐一的把原數組的每個數字復制到輔助數組中
若原數組中被復制的數字是 m，則把它復制到輔助數組中下標為 m 的位置

時間復雜度為 O ( n ) O(n) O(n) ，空間復雜度為 O ( n ) O(n) O(n)

代碼示例：

int repeatNum(vector<int>& v){
    int len = v.size();
    vector<int> v1(len);
    for(int i = 0; i < len; ++i){
        if(v1[v[i]]) return v1[v[i]];
        else v1[v[i]] = v[i];
    }
    return -1;
}

2.3 方法三：二分查找

將 1 ~ n 的數字從中間的數字 分成兩部分，即分成 1 ~ m 和 m+1 ~ n

若 1 ~ m 的數字，在整個數組上的數目超過 m，即超過該區(qū)間的長度，那么這一半的區(qū)間里一定包含重復的數字
否則，另一半 m+1 ~ n 區(qū)間里一定包含重復的數字

繼續(xù)把包含重復數字的區(qū)間一分為二，直到找到一個重復的數字

時間復雜度為 O ( n l o g n ) O(nlog_n) O(nlogn)，空間復雜度為 O ( 1 ) O(1) O(1)

代碼示例：

int countRange(vector<int>& v, int sz, int start, int end){
    if(v.empty()) return 0;

    int count = 0;
    for(int i = 0; i < sz; ++i){
        if(v[i] >= start && v[i] <= end){
            ++count;
        }
    }
    return count;
}

int getrepeat(vector<int>& v){
    if(v.empty()) return -1;
    
    int sz = v.size();
    int start = 1, end = sz-1;
    while(end >= start){
        int mid = start + ((end-start)>>1);
        int count = countRange(v, sz, start, mid);
        if(end == start){
            if(count > 1) return start;
            else break;
        }
        if(count > (mid - start + 1)) end = mid;
        else start = mid + 1;
    }
    return -1;
}

測試代碼:

bool duplicate(vector<int>& v, int **res){
    if(v.empty()) return false;
    for(int i = 0; i < v.size(); ++i){
        if(v[i] < 0 || v[i] > v.size()-1) 
            return false;
    }
    
    for(int i = 0; i < v.size(); ++i){
        while(v[i] != i){
            if(v[i] == v[v[i]]) {
                *res = &v[i];
                return true;
            }
            swap(v[i], v[v[i]]);
        }
    }
    return false;
}

int main(){
    int arr[] = {2, 3, 5, 4, 3, 2, 6, 7};
    vector<int> v(arr, arr+8);  // 這種賦值方式不會導致vector自動擴展內部大小

    int* res = nullptr;
    if(duplicate(v, &res)) cout << *res << endl;
    else cout << '0' << endl;
    //cout << repeatNum(v) << endl;
    /*
    for(int i = 0; i < v.size(); i++){
        if(i == 0) cout << v[i];
        else cout << ' ' << v[i];
    }
    cout << endl;
    
    for(auto a : v){    // 有兩個警告（auto是C++_11的擴展）
        cout << a << ' ';
    }
    */
    return 0;
}

到此這篇關于關于C++數組中重復的數字的文章就介紹到這了,更多相關C++數組中重復數字內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

注：文章轉自微信公眾號：Coder梁（ID：Coder_LT）

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