剑指offer——数组种出现次数超过一半的数字

题目描述

数组中有一个数字出现的次数超过数组长度的一半,请找出这个数字。例如输入一个长度为9的数组{1,2,3,2,2,2,5,4,2}。由于数字2在数组中出现了5次,超过数组长度的一半,因此输出2。如果不存在则输出0。

解析:

一种很常规的思路是排序,排过序后,从首元素开始遍历数组,用一个整型变量times记录次数,一个整型变量记temp录正在判断的数字,如果遍历到的数字和正在判断的数字相同,times加1,否则,times就达到了前者出现的最大次数,判断它是否符合条件,如果符合,返回这个元素,如果不符合,就将times置1,temp置为当前遍历到的数字,直到遍历结束,但要注意数组长度为1和为0的特殊情况。当然这个方法不太好,因为时间复杂度为O(nlogn),而本题是存在时间复杂度为O(n)的解法的。

import java.util.Arrays;
public class Solution {
    public int MoreThanHalfNum_Solution(int [] array) {
        if(array.length == 0 || array == null){
            return 0;
        }
        if(array.length == 1){
            return array[0];
        }
        //调用Arrays类的静态方法sort()来排序
        Arrays.sort(array);
        int start=0;
        int end=0;
        for(int i=1;i<array.length;i++){
            if(array[i]== array[start]){
                continue;
            }else{
                if(2*(i-start)>array.length){
                    return array[start];
                }
                start = i;
            }
        }
        return 0;
         
    }
}

另一种思路是这样的,如果存在一个数字,出现的次数超过一半,那么它和其他数字“做抵消”,以“一换一”的形式,那么最后剩下的一定是这个数字(因为它出现的次数比其余数字加起来还多),所以可以定义两个变量,一个变量times记录次数(但不是总次数),一个记录temp当前正在判断的数字,遍历数组,如果当前数字和正在判断的数字相等,times加一,否则times减一,如果times为0,则temp置为当前遍历到的数字,times置为1,直到遍历结束。

遍历结束后,并不知道temp是不是所要寻找的数字,但这时只有两种情况,一种是temp为所要寻找的数字,一种是不存在索要寻找的数字,这时候可以再遍历一遍数组,判断temp是否符合条件。

第一次用这种方法时,我试图在第一次遍历时设置一个变量maxTimes,记录正在判断的数字出现的最大次数,这样就不用第二次遍历了,但是发现失败了,因为数组无序,相同数字不挨着,maxTimes常常会被置0,无法达到目的。所以,第二次遍历应该还是必要的。

public class Solution {
    public int MoreThanHalfNum_Solution(int [] array) {
        if(array.length == 0 || array == null){
            return 0;
        }
        if(array.length == 1){
            return array[0];
        }
        int times = 1;
        int temp = array[0];
        for(int i=1;i<array.length;i++){
            if(temp == array[i]){
                times++;
            }
            if(temp != array[i]){
                times--;
                if(times == 0){
                    temp = array[i];
                    times =1;
                }
            }
        }
        if(check(array,temp)){
            return temp;
        }else{
            return 0;
        }
    }
    public boolean check(int[] array,int temp){
        int times=0;
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            if(array[i] == temp){
                times++;
            }
        }
        if(times*2>array.length){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
}

第三种思路,利用Partation思想:一个数组中一个数字出现的次数超过一半,那么,这个数组的中位数一定是这个数字,所以应该找出该中位数,先在数组中随机选择一个数字,然后调整数组中数字的顺序,使得比选中的数字小的数字都排在它的左边,比选中数字的数字排在它的右边。如果这个选中的数字下标刚好是n/2,那么这个数字就是中位数,如果下标大于n/2,那么中位数位于它的左边,反之位于它的右边。这个思路复杂而且时间会改变原来数组中数字的顺序,不推荐。

import java.util.Random;
public class Solution {
    public int MoreThanHalfNum_Solution(int [] array) {
        if(array==null || array.length == 0){
            return 0;
        }
        if(array.length == 1){
            return array[0];
        }
        int mid = array.length/2;
        int index = partition(array,0,array.length-1);
        while(index != mid){
            if(index > mid){
                index = partition(array,0,index-1);
            }else{
                index = partition(array,index+1,array.length-1);
            }
        }
        return check(array,array[mid])?array[mid]:0;
    }
    public int partition(int[] array,int start,int end){
        int randInt = start+new Random().nextInt(end-start);
        int temp = array[randInt];
        int less = start-1;
        swap(array,randInt,end);
       for(int i=start;i<end;i++){
           if(array[i]<temp){
               swap(array,++less,i);
           }
       }
       swap(array,++less,end);
       return less;
    }
    public void swap(int[] array,int i,int j){
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
    public boolean check(int[] array,int temp){
        int times = 0;
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            if(array[i] == temp){
                times++;
            }
        }
        return (2*times>array.length)?true:false;
    }
}

 

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