给你一个整数数组 nums
和一个整数 k
,判断数组中是否存在两个 不同的索引 i
和j
,满足 nums[i] == nums[j]
且 abs(i - j) <= k
。如果存在,返回 true
;否则,返回 false
。
示例 1:
输入:nums = [1,2,3,1], k = 3
输出:true
示例 2:
输入:nums = [1,0,1,1], k = 1
输出:true
示例 3:
输入:nums = [1,2,3,1,2,3], k = 2
输出:false
提示:
1 <= nums.length <= 105
-109 <= nums[i] <= 109
0 <= k <= 105
步骤1:计算问题性质定义
题目要求我们判断一个整数数组中是否存在两个不同的索引 i
和 j
,使得 nums[i] == nums[j]
且 |i - j| <= k
。这里的输入是一个整数数组 nums
和一个整数 k
,输出是一个布尔值,表示是否存在这样的索引对。
输入输出条件:
- 输入:整数数组
nums
和整数k
。 - 输出:布尔值
true
或false
。
限制:
- 数组长度:
1 <= nums.length <= 10^5
。 - 数组元素范围:
-10^9 <= nums[i] <= 10^9
。 k
的范围:0 <= k <= 10^5
。
潜在边界条件:
- 当数组只有一个元素时,不可能存在两个不同的索引。
- 当
k
等于 0 时,只有当数组中有重复元素且相邻时才可能返回true
。
步骤2:解题步骤及算法设计
解题步骤:
- 遍历数组
nums
。 - 对于每个元素
nums[i]
,检查是否存在一个元素nums[j]
(j < i
),使得nums[i] == nums[j]
且i - j <= k
。 - 如果找到这样的元素对,返回
true
。 - 如果遍历结束都没有找到,返回
false
。
算法设计思路:
- 使用哈希表(如
unordered_map
)来存储每个元素及其索引的映射。 - 遍历数组时,对于每个元素,检查它在哈希表中是否存在且索引满足条件。
- 如果满足条件,返回
true
;否则,更新哈希表中该元素的索引。 - 这种方法的时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(min(n, k)),因为哈希表最多存储
k+1
个不同的元素。
步骤3:C++代码实现
步骤4:启发
通过解决这个问题,我们可以得到的启发包括:
- 哈希表是一种高效的数据结构,可以用来快速查找和更新元素。
- 对于需要快速查找元素的问题,考虑使用哈希表来优化算法。
- 在处理大规模数据集时,优化算法的空间复杂度同样重要。
步骤5:实际应用
实际生活中的应用:
- 网络安全 :检测网络流量中的重复数据包,如果数据包在时间窗口
k
内重复出现,则可能表明网络攻击。 - 数据分析:在时间序列数据中查找重复的模式,例如金融市场中的价格波动。
具体应用示例:
- 网络安全应用 :在网络安全系统中,可以使用此算法来监控网络数据流。每当接收到一个数据包时,系统可以检查数据包的哈希值是否已经在哈希表中,且时间戳差小于等于
k
。如果是,则可能是一个重复攻击或异常行为,系统可以发出警告。
实现方法:
- 实现一个数据包处理系统,为每个数据包计算哈希值。
- 使用哈希表存储数据包的哈希值和接收时间戳。
- 对每个新数据包,使用上述算法检查是否存在重复,并采取相应措施。