128. 最长连续序列-LeetCode(C++)

128. 最长连续序列

2024.9.12

题目

给定一个未排序的整数数组 nums ,找出数字连续的最长序列(不要求序列元素在原数组中连续)的长度。

请你设计并实现时间复杂度为 O(n) 的算法解决此问题。

提示:

  • 0 <= nums.length <= 105
  • -109 <= nums[i] <= 109
示例

示例 1:

输入:nums = [100,4,200,1,3,2]
输出:4
解释:最长数字连续序列是 [1, 2, 3, 4]。它的长度为 4。

示例 2:

输入:nums = [0,3,7,2,5,8,4,6,0,1]
输出:9
反思

1.总结一下目前哈希表的应用:

  • 可以存储数组元素的出现次数
  • 可以存储数组元素的下标
  • 可以存储最长连续序列

2.我们可以发现,键值对的,绝大时候都是直接和题目要求的输出保持一致

3.哈希表的相邻,之间有一定的传递性可以不断更新,如本题题解1。

4.慎重考虑边界情况!!!包括传入空数组。

题解1-利用哈希表相邻与否,更新键值对

本题解是目前为止见过的哈希表利用很灵活很巧妙的。

用哈希表的键来存储数组元素,这很常见,前面几题都是一样的思路。

用哈希表的值来存储题目要求的“最长连续序列”,经过一定的积累也是可以联想到的。

本题解核心在于:当两个键相邻的时候,可以更新哈希表各个值的数值,从而达到O(n)的时间复杂度。

class Solution {
public:
    int longestConsecutive(vector<int>& nums) {
        int max_length = 0;//边界条件,可能传入空数组
        std::unordered_map<int,int> hashmap;
        for(const auto &c : nums){
            if(hashmap.find(c) != hashmap.end()){
                continue;
            }
            int left = 0;
            int right = 0;
            if(hashmap.find(c-1) != hashmap.end()){
                //找到了前一个
                left = hashmap[c-1];
            }
            if(hashmap.find(c+1) != hashmap.end()){
                //找到了后一个
                right = hashmap[c+1];
            }
            hashmap[c] = 1+left+right;
            if(max_length < hashmap[c]){
                max_length = hashmap[c];
            }
            //这里本来应该让从hashmap[c-left]到hashmap[c+right]的值都为1+left+right的
            //但是,新加入的键值对只会和前后相邻的元素交互,也就是,中间的部分,值为多少都不影响,那么干脆就不改了
            hashmap[c-left] = 1+left+right;
            hashmap[c+right] = 1+left+right;
        }
        return max_length;
    }
};
题解2-利用unordered_set相邻与否,直接数数

来自力扣官方题解

本题核心在于:先将所有值传入unordered_set,然后每个数都判断一次这个数是不是连续序列的开头那个数,如果是就往后一直数。

仅仅利用了unordered_set部分特性:

  • 值的唯一性————可以用来去重
  • 快速访问————插入、查找和删除操作上都能提供平均时间复杂度为 O(1) 的性能
class Solution {
public:
    int longestConsecutive(vector<int>& nums) {
        unordered_set<int> num_set;
        for (const int& num : nums) {
            num_set.insert(num);
        }

        int longestStreak = 0;

        for (const int& num : num_set) {
            if (!num_set.count(num - 1)) {
                //如果num - 1不存在在集和内,那么这个数(num)是连续序列的开头那个数
                int currentNum = num;
                int currentStreak = 1;

                while (num_set.count(currentNum + 1)) {
                    currentNum += 1;
                    currentStreak += 1;
                }

                longestStreak = max(longestStreak, currentStreak);
            }
        }

        return longestStreak;           
    }
};
补充——unordered_set

以下是 unordered_set 的一些关键特性:

  1. 唯一性unordered_set 中的每个元素都是唯一的,不允许有重复的元素。
  2. 无序性:元素在容器中没有特定的顺序。如果你需要有序的元素,应该使用 set 而不是 unordered_set
  3. 快速访问:由于是基于哈希表实现的,unordered_set 提供了快速的访问时间。
  4. 键值对:在 unordered_set 中,键和值是相同的,即每个元素既是键也是值。
  5. 迭代器unordered_set 提供了迭代器,可以用于遍历容器中的所有元素。
  6. 哈希函数unordered_set 使用哈希函数来计算元素的存储位置。默认情况下,它使用元素的内置哈希函数,但你也可以提供自定义的哈希函数。
  7. 键值比较unordered_set 不使用比较函数来比较元素,因为它不关心元素之间的顺序。
  8. 内存使用:由于哈希表的特性,unordered_set 可能会使用比 set 更多的内存。
### 解题思路 LeetCode 第 674 题的目标是找到给定数组中的最长连续递增子序列的长度。此问题可以通过一次线性扫描来解决,时间复杂度为 O(n),空间复杂度可以优化到 O(1)[^1]。 #### 关键点分析 - **连续性**:题目强调的是“连续”,因此只需要比较相邻两个元素即可判断是否构成递增关系。 - **动态规划 vs 贪心算法**:虽然可以用动态规划的思想解决问题,但由于只需记录当前的最大值而无需回溯历史状态,贪心策略更为高效[^3]。 --- ### Python 实现 以下是基于贪心算法的 Python 实现: ```python class Solution: def findLengthOfLCIS(self, nums): if not nums: # 如果输入为空,则返回0 return 0 max_len = 1 # 至少有一个元素时,最小长度为1 current_len = 1 # 当前连续递增序列的长度初始化为1 for i in range(1, len(nums)): # 从第二个元素开始遍历 if nums[i] > nums[i - 1]: # 判断当前元素是否大于前一个元素 current_len += 1 # 是则增加当前长度 max_len = max(max_len, current_len) # 更新全局最大长度 else: current_len = 1 # 否则重置当前长度 return max_len # 返回最终结果 ``` 上述代码通过维护 `current_len` 和 `max_len` 来跟踪当前连续递增序列的长度以及整体的最大长度。 --- ### Java 实现 下面是等效的 Java 版本实现: ```java public class Solution { public int findLengthOfLCIS(int[] nums) { if (nums.length == 0) { // 处理边界情况 return 0; } int maxLength = 1; // 初始化最大长度 int currentLength = 1; // 初始化当前长度 for (int i = 1; i < nums.length; i++) { if (nums[i] > nums[i - 1]) { // 若满足递增条件 currentLength++; // 增加当前长度 maxLength = Math.max(maxLength, currentLength); // 更新最大长度 } else { currentLength = 1; // 满足递增条件时重新计数 } } return maxLength; // 返回结果 } } ``` 该版本逻辑与 Python 类似,但在语法上更贴近 Java 的特性[^4]。 --- ### C++ 实现 对于 C++ 用户,下面是一个高效的解决方案: ```cpp #include <vector> #include <algorithm> // 使用 std::max 函数 using namespace std; class Solution { public: int findLengthOfLCIS(vector<int>& nums) { if (nums.empty()) { // 边界处理 return 0; } int result = 1; // 结果变量 int count = 1; // 当前连续递增序列长度 for (size_t i = 1; i < nums.size(); ++i) { if (nums[i] > nums[i - 1]) { // 检查递增条件 count++; result = max(result, count); } else { count = 1; // 重置计数器 } } return result; // 返回最终结果 } }; ``` 这段代码同样遵循了单次遍历的则,并利用标准库函数简化了一些操作。 --- ### 小结 三种语言的核心思想一致,均采用了一种简单的线性扫描方式完成任务。这种方法仅易于理解,而且性能优越,在实际应用中非常实用[^2]。 ---
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