找出一个数组中超过一半相同的数

本文介绍了一种高效算法,用于找出数组中超过一半数量的相同数值。该算法通过异或操作来实现,避免了排序和额外空间的使用,是一种实用且高效的解决方案。
 给定一个数组a,其中超过一半的数为一个定值(相同),在不进行排序。不开设额外数组的情况下,以最高的效率写出这个算法,并返回这个数 、

解法: 
        依次用数组中每个元素与其他元素 异或, 记录为0的个数(为0表示2数相等)

若为0的个数大于数组长度的一半,这个数就是要找的数。
找出数组中出现次超过数组长度一半字,可以通过以下几种方法实现。每种方法都有其特点和适用场景。 ### 方法一:基于排序的方法 通过对数组进行排序,使得相同字集中在一起。由于目标字出现次超过数组长度的一半,因此排序后的数组中间位置上的字必定为目标字。 ```python def find_majority_element_sort(arr): if not arr: return 0 arr.sort() mid = len(arr) // 2 return arr[mid] ``` 这种方法的时间复杂度主要由排序决定,通常为 \(O(n \log n)\)[^2]。 --- ### 方法二:哈希表统计法 使用字典(或哈希表)记录每个字及其出现次。遍历数组的同时更新字典中的计器,最终找到出现次最多的字。 ```python from collections import defaultdict def find_majority_element_hash(arr): if not arr: return 0 counts = defaultdict(int) threshold = len(arr) / 2 for num in arr: counts[num] += 1 if counts[num] > threshold: return num return 0 ``` 此方法的空间复杂度较高,为 \(O(n)\),而时间复杂度为 \(O(n)\)[^1]。 --- ### 方法三:摩尔投票法 这是一种高效的线性扫描算法,核心思想是通过相互抵消的方式逐步缩小范围,从而锁定目标字。具体过程如下: - 初始化两个变量 `candidate` 和 `count`,分别表示候选字和它的计。 - 遍历数组时,如果当前字与候选相同,则增加计;否则减少计。 - 当计降为零时,替换候选字为当前字,并重置计为 1。 - 最后验证候选是否确实满足条件。 代码实现如下: ```python def find_majority_element_vote(arr): if not arr: return 0 candidate, count = None, 0 for num in arr: if count == 0: candidate = num count = 1 elif num == candidate: count += 1 else: count -= 1 # 验证候选是否合法 count = sum(1 for num in arr if num == candidate) if count > len(arr) / 2: return candidate return 0 ``` 该方法的时间复杂度为 \(O(n)\),空间复杂度仅为 \(O(1)\)[^4]。 --- ### 方法四:分治法 将数组分为两部分递归求解子问题的结果,然后合并这两个结果得出全局最优解。基本原理在于,若某个字在整个数组中占多地位,则它也必然会在至少一个子区间中占据主导地位。 ```python def majority_element_divide_conquer(nums, lo=0, hi=None): if hi is None: hi = len(nums) - 1 if lo == hi: return nums[lo] mid = (hi - lo) // 2 + lo left = majority_element_divide_conquer(nums, lo, mid) right = majority_element_divide_conquer(nums, mid + 1, hi) if left == right: return left left_count = sum(1 for i in range(lo, hi + 1) if nums[i] == left) right_count = sum(1 for i in range(lo, hi + 1) if nums[i] == right) return left if left_count > right_count else right ``` 尽管分治法提供了理论上的优雅性,但在实际操作层面效率不如前三种方式优越[^5]。 --- ### 结论 综合比较以上四种方案可知,在追求高效性和低资源消耗的情况下推荐优先选用 **摩尔投票法** 或直接调用内置函库完成任务。
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