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《剑指offer》 -day23- 数学(简单)

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《剑指offer》 -day23- 数学(简单)

剑指 Offer 39. 数组中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。
你可以假设数组是非空的,并且给定的数组总是存在多数元素。

限制:

  • 1 <= 数组长度 <= 50000

这题和 leetcode-229. 求众数 II 一样。

哈希

思路:

  • 统计每个元素的出现次数,找次数超过 n / 2 n/2 n/2 的元素。
class Solution {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        Map map = new HashMap<>();
        // 统计次数
        for (int i : nums) map.put(i, map.getOrDefault(i, 0) + 1);
        // 找出现次数超过数组长度的一半的数字
        for (int i : nums) {
            if (map.get(i) > nums.length / 2) {
                return i;
            }
        }
        return -1; // 不存在
    }
}

以上代码中 2 个 for 可以合成一个 for 循环(但是复杂度并没有本质变化)

class Solution {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Map map = new HashMap<>();
        for (int x : nums) {
            map.put(x, map.getOrDefault(x, 0) + 1);
            if (map.get(x) > n / 2) return x;
        }
        return -1;
    }
}
  • 时间复杂度: O ( n ) O(n) O(n)
  • 空间复杂度: O ( n ) O(n) O(n)

排序

思路:

  1. 对所有元素排序;
  2. 则 n u m s [ n u m s . l e n g t h / 2 ] nums[nums.length / 2] nums[nums.length/2] 即为 出现的次数超过数组长度的一半的元素。
class Solution {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        return nums[nums.length / 2];
    }
}
  • 时间复杂度: O ( n l o g n ) O(nlogn) O(nlogn)
  • 空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1) (忽略快排消耗栈空间 O ( l o g n ) O(logn) O(logn))
摩尔投票法

以上 排序、哈希 总和时间和空间上都不是最优的,此类在集合中找 多数元素(众数)的题使用 摩尔投票法 是一种较好的选择…

参考之前的一篇文章 leetcode-229. 求众数 II.

思路:樂

  1. 投票阶段:不同元素,则“抵消”;相同元素,则累加

  2. 计数阶段:最终得到的“可能” 候选者 cand,不一定是最终 的众数,所以还需要一轮 计算阶段,来判断后选择 cand 是不是最终的“众数”

    比如,[1,2,3] 得到的 cand 为 3,但是其实这个 nums 中并没有 众数。所以,需要 计数阶段

class Solution {
    public int majorityElement(int[] nums) {
        int cand = -1;
        int cnt = 0;
        // 1、投票阶段
        for (int i : nums) {
            if (cnt == 0) {
                cand = i;
                cnt = 1;
            } else {
                if (cand != i) { // 不同元素,则“抵消”
                    cnt--;
                } else { // 相同元素,则累加
                    cnt++;
                }
            }
        }
        // 2、计数阶段
        cnt = 0;
        for (int i : nums) {
            if (i == cand) cnt++;
        }
        if (cnt > nums.length / 2) return cand;
        else return -1; // 不存在
    }
}
  • 时间复杂度: O ( n ) O(n) O(n)
  • 空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1)
剑指 Offer 66. 构建乘积数组

题目描述

给定一个数组 A[0,1,…,n-1],请构建一个数组 B[0,1,…,n-1],其中 B[i] 的值是数组 A 中除了下标 i 以外的元素的积, 即 B[i]=A[0]×A[1]×…×A[i-1]×A[i+1]×…×A[n-1]。不能使用除法。

提示:

  • 所有元素乘积之和不会溢出 32 位整数
  • a.length <= 100000

上、下三角矩阵

思路:樂

  1. 先求下三角矩阵(从前到后)
    r e s [ i ] = 1 ∗ a [ 0 ] ∗ . . . ∗ a [ i − 1 ] res[i] = 1 * a[0] * ... * a[i-1] res[i]=1∗a[0]∗...∗a[i−1]
  2. 再求上三角矩阵(从后向前)
    r e s [ i ] ∗ = ( a [ n − 1 ] ∗ . . ∗ a [ i + 1 ] res[i] *= (a[n-1]*..*a[i+1] res[i]∗=(a[n−1]∗..∗a[i+1]
class Solution {
    public int[] constructArr(int[] a) {
        int n = a.length;
        int[] res = new int[n];
        // 下三角
        int p = 1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            res[i] = p;
            p *= a[i];
        }
        // 上三角
        int q = 1;
        for (int i = n - 1; i >= 0; i--) { // 逆序
            res[i] *= q;
            q *= a[i];
        }
        return res;
    }
}
  • 时间复杂度: O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)
  • 空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1)
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