Longest Consecutive Sequence

本文介绍了一个高效的算法,用于寻找无序整数数组中最长的连续整数序列,并给出了实现代码。采用unordered_map记录元素访问状态,确保算法复杂度为O(n)。

1.问题描述

Given an unsorted array of integers, find the length of the longest consecutive elements sequence.
For example, Given [100, 4, 200, 1, 3, 2], The longest consecutive elements sequence is [1, 2, 3, 4]. Return its length: 4.
Your algorithm should run in O(n) complexity.

2.问题分析

题目是让我们求一个整数数组中,存在最长连续整数序列的长度。同时要是O(n)解法。考虑到这个数组是无序的,可以考虑用unordered_map<int, bool>来作数据结构表示该整数数组中数的遍历状态。true为访问过,false为初始态未访问的。接下来我们只要遍历这个无序map,对于每一个原数组中出现的数i,判断i++/i- -是否也存在,若存在则给最长长度加1即可,同时状态要从false修改为访问过的true。因此,只需要O(n)即可求解。

3.源代码

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <unordered_map>
using namespace std;

class MySolution
{
public:
    int the_longest_consecutive(const vector<int> &num)
    {
        int longest_length = 0;
        unordered_map<int, bool> used;
        for (auto i : num)
            used[i] = false;

        for (auto i : num)
        {
            if (used[i])
                continue;

            int cur_length = 1;
            used[i] = true;

            for (int j = i + 1; used.find(j) != used.end(); j++)
            {
                cur_length++;
                used[j] = true;
            }   
            for (int j = i - 1; used.find(j) != used.end(); j--)
            {
                cur_length++;
                used[j] = true;
            }

            longest_length = max(longest_length, cur_length);
        }
        return longest_length;
    }

};

int main()
{
    vector<int> num = {100, 4, 200, 1, 3, 2};
    MySolution test;
    cout << test.the_longest_consecutive(num) << endl;
    return 0;
}

4.reference

[1]Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/
[2]https://github.com/soulmachine/leetcode

<think>好的,我现在需要帮助用户理解他们提供的C++代码段。首先,我会仔细阅读代码,看看它做了什么。 代码中有两个部分:首先声明了一个`unordered_set<int> num_set;`,然后遍历`nums`中的每个元素,将它们插入到`num_set`中。作者是力扣官方题解,可能这段代码是用于解决最长连续序列问题的。 用户可能想知道这段代码的作用以及它在特定问题中的用途。需要解释`unordered_set`的特点,比如快速查找、去重等。然后循环部分,将`nums`中的每个元素插入到集合中,这样可以去重,并为后续的查找操作做准备。 接下来要考虑用户可能的背景。可能是刚开始学习C++或者算法,对STL容器不熟悉。需要用简单易懂的语言解释,避免使用过多术语,但又要准确。比如,解释`unordered_set`是基于哈希表实现的,插入和查找的平均时间复杂度是O(1),这样在处理大量数据时效率高。 然后,这段代码可能出现在最长连续序列的问题中,比如LeetCode 128题。那个问题需要找到一个未排序数组中数字连续的最长序列的长度。通常的解法是先利用集合去重,然后遍历每个数字,检查是否是序列的起点,再逐次查找下一个数字是否存在。因此,这个`num_set`的创建是为了后续的查找操作,提高效率。 用户可能没有说明具体的应用场景,但根据代码来源,可以推测是用于这个问题。需要指出这段代码的作用是预处理数据,去重并存储在哈希集合中,以便快速查询。 另外,需要注意代码中的细节,比如循环中使用`const int& num`来避免不必要的拷贝,提高效率。虽然对于基本类型int来说,用不用引用区别不大,但这也是一种良好的编程习惯。 最后,要确保解释清晰,结构合理,先介绍代码的结构,再解释每个部分的作用,最后联系到实际问题中的应用,帮助用户全面理解。</think>这段代码的作用是**将数组 `nums` 中的所有元素存入一个哈希集合(`unordered_set`)中,实现去重和快速查找**。以下是逐行解析: --- ### 代码解析 ```cpp unordered_set<int> num_set; // 1. 声明一个无序集合(基于哈希表实现) for (const int& num : nums) { // 2. 遍历数组 nums 中的每个元素 num num_set.insert(num); // 3. 将 num 插入集合(自动去重) } ``` --- ### 关键点说明 1. **`unordered_set` 的特性**: - **去重**:若 `nums` 中有重复元素,集合中只会保留一个。 - **快速查找**:基于哈希表实现,插入和查找的平均时间复杂度为 $O(1)$。 - **无序存储**:元素不按顺序存储(与 `set` 不同)。 2. **循环的作用**: - 将数组 `nums` 的每个元素存入集合,为后续操作(如“检查某个值是否存在”)做准备。 --- ### 典型应用场景(如 LeetCode 128. 最长连续序列) 在这类问题中,这段代码常用于: 1. **去重**:避免重复元素干扰连续序列的计算。 2. **快速查询**:后续通过 `num_set.count(num+1)` 等操作,快速判断某个值是否存在,从而统计连续序列长度。 --- ### 代码对比:为什么用 `unordered_set` 而不是其他容器? | 容器 | 特点 | |------------------|---------------------------------------------------------------------| | `vector` | 不去重,查找效率低($O(n)$) | | `set` | 自动排序,但插入和查找效率为 $O(\log n)$ | | `unordered_set` | 无序,但插入和查找效率最高($O(1)$),**最适合当前需求** | --- ### 示例说明 假设输入 `nums = [3, 1, 2, 2, 4]`,执行代码后: - `num_set` 中的内容为 `{1, 2, 3, 4}`(去重且无序存储)。 - 后续可通过 `num_set.find(3)` 快速判断数字 `3` 是否存在。 --- ### 总结 这段代码是**预处理数据的常见操作**,核心目的是通过哈希集合实现: 1. 去重 2. 为后续高频查找提供 $O(1)$ 时间复杂度的支持
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