【Java】 剑指offer(2) 不修改数组找出重复的数字

本文参考自《剑指offer》一书,代码采用Java语言。

更多:《剑指Offer》Java实现合集

题目 

  在一个长度为n+1的数组里的所有数字都在1到n的范围内,所以数组中至少有一个数字是重复的。请找出数组中任意一个重复的数字,但不能修改输入的数组。例如,如果输入长度为8的数组{2, 3, 5, 4, 3, 2, 6, 7},那么对应的输出是重复的数字2或者3。

思路

  数组长度为n+1,而数字只从1到n,说明必定有重复数字。可以由二分查找法拓展:把1~n的数字从中间数字m分成两部分,若前一半1~m的数字数目超过m个,说明重复数字在前一半区间,否则,在后半区间m+1~n。每次在区间中都一分为二,知道找到重复数字。

  更简单的思路:把该数组看作一个链表,下标代表当前结点,值代表next指针,具体参考Find the Duplicate Number,时间复杂度仅为O(n)

测试用例

  1.数组中带一个或多个重复数字

  2.数组中不包含重复的数字

  3.无效输入测试用例(空数组,数组数字越界等)

完整Java代码

(含测试代码)

/**
*
* @Description 不修改数组找出重复的数字
*
* @author yongh
* @date 2018年7月16日 上午11:47:44
*/ /*
* 题目:在一个长度为n+1的数组里的所有数字都在1到n的范围内,所以数组中至
* 少有一个数字是重复的。请找出数组中任意一个重复的数字,但不能修改输入的
* 数组。例如,如果输入长度为8的数组{2, 3, 5, 4, 3, 2, 6, 7},那么对应的
* 输出是重复的数字2或者3。
*/
public class FindDuplication2 { /**
* 找到数组中一个重复的数字
* 返回-1代表无重复数字或者输入无效
*/
public int getDuplicate(int[] arr) {
if (arr == null || arr.length <= 0) {
System.out.println("数组输入无效!");
return -1;
}
for (int a : arr) {
if (a < 1 || a > arr.length - 1) {
System.out.println("数字大小超出范围!");
return -1;
}
}
int low = 1;
int high = arr.length - 1; // high即为题目的n
int mid, count;
while (low <= high) {
mid = ((high - low) >> 2) + low;
count = countRange(arr, low, mid);
if (low == high) {
if (count > 1)
return low;
else
break; // 必有重复,应该不会出现这种情况吧?
}
if (count > mid - low + 1) {
high = mid;
} else {
low = mid + 1;
}
}
return -1;
} /**
* 返回在[low,high]范围中数字的个数
*/
public int countRange(int[] arr, int low, int high) {
if (arr == null)
return 0; int count = 0;
for (int a : arr) {
if (a >= low && a <= high)
count++;
}
return count;
} // ==================================测试代码==================================
/**
*数组为null
*/
public void test1() {
System.out.print("test1:");
int[] a = null;
int dup = getDuplicate(a);
if (dup >= 0)
System.out.println("重复数字为:" + dup);
} /**
*数组数字越界
*/
public void test2() {
System.out.print("test2:");
int[] a = { 1, 2, 3, 4 };
int dup = getDuplicate(a);
if (dup >= 0)
System.out.println("重复数字为:" + dup);
} /**
*数组带重复数字
*/
public void test3() {
System.out.print("test3:");
int[] a = { 1, 2, 3, 2, 4 };
int dup = getDuplicate(a);
if (dup >= 0)
System.out.println("重复数字为:" + dup);
} public static void main(String[] args) {
FindDuplication2 f2 = new FindDuplication2();
f2.test1();
f2.test2();
f2.test3();
}
}

  

test1:数组输入无效!
test2:数字大小超出范围!
test3:重复数字为:2

FindDuplication2

复杂度

时间复杂度说明:函数countRange()将被调用O(logn)次,每次需要O(n)的时间。

时间复杂度:O(nlogn)  (while循环为O(logn),coutRange()函数为O(n))

空间复杂度:O(1)

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