剑指offer:不修改数组找到重复的数字

本文介绍了一种在不修改原始数组的情况下,寻找数组中重复数字的高效算法。通过将数组分成两半并统计各区间内数字的数量,可以逐步缩小搜索范围,最终定位到重复的数字。这种方法类似于二分查找,但加入了统计区间内数字数量的步骤。

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在一个长度为n+1的数组里边的所有数字都在1~n的范围内,所以数组中至少有一个数字是重复的。请找出数组中任意一个重复的数字,但不能修改输入的数组。例如,如果输入长度为8的数组{2,3,5,4,3,2,6,7},那么对应输出应该是重复的数字2或者3.

解析:

由于题目要求不能修改输入的数组,我们可以创建长度为n+1的数组,然后逐一将原始数组的每一个数字复制到辅助数组。如果原始数组中被复制的数字是M,则把它复制到辅助数组中下标为M的位置。这样很容易就能发现哪个数字是重复的。由于需要创建一个数组,这样需要O(N)的辅助空间。

那么如何避免使用辅助空间呢??

假如说在数组中没有重复的数字,那么在从1~n的范围里只有n个数字。由于数组里包含n个数字,所以一定包含了重复的数字。看起来在某个范围里数字的个数对解决这个问题很重要。

解答:

我们把1~n的数字从中间的数字m分为两部分,前面一半为1~m,后面一半为m+1~n。如果1~m的数字的数目超过m,那么这一半区间里边一定包含重复的数字;否则,另一半m+1~n的区间里一定包含重复的数字。我们可以继续把包含重复数字的区间一分为二,直到找到一个重复的数字。这个过程和二分查找算法很类似,只是多了一步统计区间里数字的数目。

public static void main(String args[]) {
		int a[] = {2,3,5,4,3,2,6,7};

		int s = getDuplication(a);
		if (s == -1) {
			System.out.println("数组为空或者数组不符合要求!!");
		} else if (s == -2) {
			System.out.println("数组中没有重复元素!!");
		} else {
			System.out.println("重复的数字是:" + s);
		}

	}
	public static int getDuplication(int[] a) {
		if(a.length<=0)
			return -1;
		int start=1;
		int end=a.length-1;
		while(end>=start) {
			//(end-start)/2
			int middle=((end-start)>>1)+start;
			int count=countRange(a,a.length,start,middle);
			//遍历完毕
			if(end==start)
			{
				//找到这个数
				if(count>1)
					return start;
				else 
					break;
			}
			
			if(count>(middle-start+1))
				end=middle;
			else
				start=middle+1;
		}
		return -2;
	}
	//统计start到end中的数字个数
	private static int countRange(int[] a, int length, int start, int end) {
		int count=0;
		for(int i=0;i<length;i++)
			if(a[i]>=start&&a[i]<=end)
				count++;
		return count;
	}

 

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