[LeetCode - 桶排序] 41. First Missing Positive

本文介绍了一种在O(n)时间内找到未出现在无序整数数组中的最小正整数的方法,采用桶排序并利用输入数组本身进行原地操作。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

1 问题

Given an unsorted integer array, find the first missing positive integer.
For example,
Given [1,2,0] return 3,
and [3,4,-1,1] return 2.
Your algorithm should run in O(n) time and uses constant space.

2 分析

题目给了一个无序的整数数组,求:不在此数组中且最小的整数,并对时间复杂度和空间复杂度做出了要求。求解此问题的一个直觉是排序,如果能够将所给数据进行排序,就可以很方便的找出不在此数组中的最小整数。但是题目要求时间复杂度为O(n),那么使用”比较模型”的排序算法不可取,只能使用线性时间排序算法。
观察发现:

  • 不在数组中的最小正整数只受数组中正整数的影响,无论数组中负数和0如何分布,都不影响所求的结果。因此只需要对数组中的正整数进行排序。
  • 在正整数的排序过程中,如果数组中存在重复数字,无论如何重复,也不会影响未出现的最小正整数,因此,排序过程中可以忽略重复。
  • 不在数组中的最小正整数的最小值为1,最大值为n+1

基于以上两点观察,可以使用线性时间排序算法中的桶排序。题目要求空间复杂度为常数,因此只能在输入数组上进行操作,不能分配新的空间。假设数组长度为n, 那么将整个数组的n个位置看作为n个桶,每个桶分别对应正整数 1,2,3,...,n。遍历整个数组,执行如下操作(设i表示当前正在访问的数组下标,a[i]表示当前正在访问的数组值):

  1. 如果a[i] < 0,则跳过此位置,即执行i = i + 1
  2. 如果a[i] > n, 执行i = i + 1
  3. a[i]与对应的桶中的值a[a[i]进行比较,如果二者相等,执行i = i + 1
  4. 如果以上几点均不满足,将a[i]与对应的桶中的值a[a[i]]交换。交换后重复执行以上步骤,注意成功交换后,仍然访问下标i

在完成排序后,再次遍历数组,第一个数组值与下标不相等的位置就是所求的数字。如果整个数组的值都与各自下标相等,那么所求数字为n+1

3 代码

public class Solution {
    public int firstMissingPositive(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        int i = 0;
        while(i < len){
            if(nums[i] <= len && nums[i] >= 1 && nums[i] != nums[nums[i]-1]){
                int temp = nums[nums[i]-1];
                nums[nums[i]-1] = nums[i];
                nums[i] = temp;
            }else{
                i++;
            }
        }

        for(int id = 0; id < len; id++){
            if(nums[id] != id+1){
                return id+1;
            }
        }
        return len+1;
    }
}
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值