算法随笔_66: 多数元素_方法2

发布于:2025-03-07 ⋅ 阅读:(23) ⋅ 点赞:(0)

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题目描述如下:

给定一个大小为 n 的数组 nums ,返回其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

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。

示例 1:

输入:nums = [3,2,3]
输出:3

示例 2:

输入:nums = [2,2,1,1,1,2,2]
输出:2

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算法思路:

题目中提到给定的数组中总是存在多数元素,即,大于n/2。我们设这个元素为res。我们想象一下,假如我们把原数组排成两行。第一行是所有的res元素。第二行是非res元素。那么第一行至少比第二行多一个。如果我们只要碰到一对儿元素不同,我们就删除它,最后把所有不同的元素对儿都删除,那么剩下那些元素的就是这个res元素。咱简单证明一下:

1. 剩下的元素都是相同的,因为所有不同的都已经删除。

2. 如果剩下的元素不是res,那res的那些元素都已经被删除了,每个res元素必然能找到一个与它不同的元素e。那这些元素e的数量至少是n/2+1。这显然与题设相矛盾,此题得证。

基于这个思想,我们可以有如下的算法:

我们设两个变量p1=0,p2=1,然后移动p2从左往右遍历原数组。每访问一个元素,我们做如下操作:

1. 如果nums[p1]==nums[p2],由于两个元素相同,我们把p1向右移动一格,表示p1前面的元素都是相同的。我们用最新位置的p1继续与p2比较。这里有两点需要说明一下:

(1) 由于有可能p2与p1不相邻,所以我们需要把p2处的元素,放到移动后的p1处,为了做进一步的比较。

(2) 由于p2先于p1访问到后面的元素,因此移动后的p1所在的元素已经没用,我们可以直接赋值,nums[p1]=nums[p2]。

2. 如果nums[p1]!=nums[p2],此时的p1,p2的元素已经没用,我们把p1向左移动一格。继续和p2比较。

3. 如果nums[p1]!=nums[p2] 且 p1此时为0。那么我们把p2的下一个位置的值放到nums[0] 处。

此算法保证了p1最终指向的就是那个多数元素。

算法的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。下面是Python代码实现:

class Solution(object):
    def majorityElement(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: int
        """
        p1=0
        p2=1
        n=len(nums)
        while p2<n:
            if nums[p1]==nums[p2]:
                p1+=1
                nums[p1]=nums[p2]
            elif p1==0:
                p2+=1
                nums[p1]=nums[p2]
            else:
                p1-=1
            p2+=1
                
        return nums[p1]