桶排序 220. 存在重复元素 III

该博客讨论了如何运用桶排序算法解决一道编程题——存在重复元素III。题目要求找出数组中两个不同索引,使得它们对应元素差的绝对值最大不超过t,且索引差的绝对值不超过k。博主提出了通过桶排序的方法,检查相邻桶中元素差值是否满足条件来判断解的存在性。

220. 存在重复元素 III

给定一个整数数组,判断数组中是否有两个不同的索引 i 和 j,使得 nums [i] 和 nums [j] 的差的绝对值最大为 t,并且 i 和 j 之间的差的绝对值最大为 ķ。

示例 1:

输入: nums = [1,2,3,1], k = 3, t = 0
输出: true

示例 2:

输入: nums = [1,0,1,1], k = 1, t = 2
输出: true

示例 3:

输入: nums = [1,5,9,1,5,9], k = 2, t = 3
输出: false

解题
设置桶排序,将k个数字放入桶中;
(1)若两个数在一个桶中,返回true
(2)若隔壁桶的与当前入桶的数的差值小于等于t,返回true;
(3) 当i>k时,每次删除前面的桶中的元素;

class Solution {
public:
    bool containsNearbyAlmostDuplicate(vector<int>& nums, int k, int t) {
        //桶排序
        if(t<0) return false;
        int n=nums.size();
        long long MAX=INT_MIN;
        long long MIN=INT_MAX;
        for(int i:nums) {
        MAX=max((int)MAX,i);
        MIN=min((int)MIN,i);
        }
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            long long tmp=((long long)nums[i]-MIN)/((long long)t+1);
            if(bucket.count(tmp)) return true;
            if(bucket.count(tmp-1)&&(abs((long long)nums[i]-(long long)nums[bucket[tmp-1]])<=(long long)t)) return true;
            if(bucket.count(tmp+1)&&(abs((long long)nums[i]-(long long)nums[bucket[tmp+1]])<=(long long)t)) return true;
            bucket[tmp]=i;

            if(i>=k) {
                long long tmp=((long long)nums[i-k]-MIN)/((long long)t+1);
                bucket.erase(tmp);
            }
        }
        return false;
    }
private:
    unordered_map<long long,int> bucket;
};
如果数组中有重复数字,桶排序可以通过记录每个数字出现的次数来优化。具体来说,我们可以使用一个计数数组(或哈希表)来存储每个数字的频率,而不是简单地用布尔值标记数字是否存在。 以下是优化后的桶排序实现,能够处理数组中的重复数字,并提取最小的4个数字: --- ### 优化后的桶排序实现 ```cpp #include <iostream> using namespace std; void findSmallestFourWithDuplicates(int arr[], int n) { // 找到数组中的最大值和最小值 int minVal = arr[0], maxVal = arr[0]; for (int i = 1; i < n; ++i) { if (arr[i] < minVal) minVal = arr[i]; if (arr[i] > maxVal) maxVal = arr[i]; } // 创建桶并初始化为0 int bucketSize = maxVal - minVal + 1; int* bucket = new int[bucketSize]{0}; // 将每个元素放入对应的桶中,并记录出现次数 for (int i = 0; i < n; ++i) { bucket[arr[i] - minVal]++; } // 输出最小的4个数字 cout << "最小的4个数字: "; int count = 0; for (int i = 0; i < bucketSize && count < 4; ++i) { while (bucket[i] > 0 && count < 4) { cout << (i + minVal) << " "; bucket[i]--; count++; } } cout << endl; delete[] bucket; } int main() { int arr[] = {3, 68, 17, 35, 28, 7, 22, 44, 95, 3, 40, 82, 25, 10, 3, 7}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 使用优化后的桶排序提取最小的4个数字 findSmallestFourWithDuplicates(arr, n); return 0; } ``` --- ### 解释 1. **桶排序原理**:我们创建一个桶数组,桶的索引表示数组中的值,桶的内容表示该值出现的次数。 2. **代码逻辑**: - 首先遍历数组找到最大值和最小值,确定桶的大小。 - 创建一个整数型桶数组 `bucket`,用于记录每个数字出现的次数。 - 再次遍历原数组,将每个数字映射到桶中,并增加对应桶的计数。 - 最后从桶中依次读取前4个非零桶对应的数字,并输出。如果有重复数字,则按其出现次数依次输出。 3. **优化点**: - 原始桶排序只标记数字是否存在,而优化后的桶排序记录了每个数字的出现次数,因此可以正确处理重复数字。 --- ### 总结 - 桶排序间复杂度为 O(n),因为它只需要两次遍历数组(一次找最大最小值,一次填桶)。 - 空间复杂度为 O(k),其中 k 是数组中最大值与最小值的差值加1。 ---
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