Floyd判圈算法——寻找重复数(C++)

287. 寻找重复数 - 力扣(LeetCode)

题目描述

给定一个包含 n + 1 个整数的数组 nums ,其数字都在 [1, n] 范围内(包括 1n),可知至少存在一个重复的整数。假设 nums 只有 一个重复的整数 ,返回 这个重复的数你设计的解决方案必须 不修改 数组 nums 且只用常量级 O(1) 的额外空间。

示例 1:

复制代码
输入:nums = [1,3,4,2,2]
输出:2

示例 2:

复制代码
输入:nums = [3,1,3,4,2]
输出:3

题目思路

这道题在LeetCode中是一道难度为中的题型,原因就是题目限制了不修改原数组并且只能用常量级的空间。

假设没有限制,那一般的思路可以是以下几种:

①利用map容器,key就是nums中的数,value从0开始递增,如果value等于2时直接返回当前的numsi,用一次循环即可,使用的空间为O(n);

②利用sort函数,对nums进行排序,由于数字都在1, n中并且只存在一个重复数字,用一次循环遍历,当numsi - 1 == numsi时返回即可,但是修改了原数组;

下面考虑题目限制,LeetCode官方提供了三种方法,其中一种方法利用的二进制,具体的可看官方题解,下面利用Floyd判圈算法解决这个题目。

对于Floyd算法原理 可参照我的上一篇博客:Floyd判圈算法------环形链表(C++)-CSDN博客

为了方便理解,以数组:1, 2, 3, 4, 5, 6, 4为例:

怎么把这个数组抽象成龟兔赛跑问题呢?

抽象跑道

从数组的第一个位置开始,nums0即为跑道的起点,由于nums0 = 1, 那下一个点就是索引为1的点nums1;由于nums1 = 2, 那下一个点就是nums2,以此类推......绘图如下:

可以看到,我们所求的重复数就是环的入口点。

过程推演

最开始乌龟和兔子都在起始点1的位置,兔子的速度是乌龟的两倍,即乌龟向前走一步,兔子就向前走两步。

第一步:寻找相遇点

①乌龟从1→2,兔子从1→3;

②乌龟从2→3,兔子从3→5;

③乌龟从3→4,兔子从5→4,在此刻乌龟与兔子相遇;

Notes:此时并没有结束,并不是所有的相遇点对应的值都是环的入口点,如果环上还有一个数字,相遇点就会发生改变。

第二步:寻找环的入口点

将乌龟置为起点1处,将兔子置为相遇点4处,同步两者的速度为1:

①乌龟从1→2,兔子从4→5;

②乌龟从2→3,兔子从5→6;

③乌龟从3→4,兔子从6→4,在此刻乌龟与兔子相遇,这个时候对应的值才是正确的值,只是这个例子相遇点恰好在环的入口点上。

代码实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int findDuplicate(vector<int>& nums) {
        //利用Floyd判圈算法
        int slow = 0;
        int fast = 0;
        do{
            slow = nums[slow];
            fast = nums[nums[fast]];
        }while(slow != fast);

        slow = 0;
        while(slow != fast){
            slow = nums[slow];
            fast = nums[fast];
        }
        return slow;
    }
};

结果展示

相关推荐
大明者省17 分钟前
WSL2 Ubuntu22.04 GPU训练环境配置指南
人工智能·算法·计算机视觉
白狐_7982 小时前
408数据结构第8章:排序②——性质对比秒杀、场景选择与外部排序
java·数据结构·算法
zander2582 小时前
LeetCode 84:柱状图中的最大矩形——单调栈如何确定左右边界
java·数据结构·算法
ShineWinsu2 小时前
对于C++:C++11中lambda、function、bind的解析
c++·面试·笔试·开发·lambda·bind·function
码匠许师傅3 小时前
【C++ 面试真题】聊聊 C++ 的拷贝构造与拷贝赋值
java·c++·面试
Shell运维手记3 小时前
Linux 常用基础命令学习笔记
linux·运维·笔记·学习·算法·github
杨航 AI3 小时前
O(n log n):线性对数原理拆解 这个是排序算法的黄金复杂度之一。
算法·排序算法
船厂电气自动化ai大模型3 小时前
AI大模型与数学 第32课 函数凹凸性与二阶导数:拐点求解、凹凸区间计算(10道二阶导数计算题)
数据结构·人工智能·python·深度学习·算法
旖旎夜光4 小时前
LeetCode 3:无重复字符的最长子串(滑动窗口) —— 题解
数据结构·c++·算法·leetcode·滑动窗口
汉字萌萌哒4 小时前
2024CSP-J入门级C++真题详解
开发语言·c++