哈希3 : 最长连续序列

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题目回顾

给定一个未排序的整数数组 nums,我们需要找出其中数字连续的最长序列的长度,并且要求算法的时间复杂度为 O(n)。

示例:

  • 输入:nums = [100,4,200,1,3,2]
  • 输出:4
  • 解释:最长连续序列是 [1, 2, 3, 4]

思路分析

这道题最直观的想法是先排序再遍历,但排序的时间复杂度是 O (n log n),无法满足题目要求。我们可以用哈希表来优化,核心思路是:

  1. 用哈希表存储所有数字:这样可以在 O (1) 时间内判断一个数是否存在。
  2. 只从序列的起点开始计算 :如果一个数 x 的前驱 x-1 不在哈希表中,说明 x 是一个连续序列的起点,我们就从 x 开始,不断寻找 x+1、x+2...,直到找不到为止。
  3. 记录最长序列长度:每次找到一个起点,就计算当前序列的长度,并更新全局最长长度。

这个方法的时间复杂度是 O(n),因为每个数字最多被访问两次(一次被遍历,一次在寻找连续序列时被检查)。

完整代码实现

cpp

复制代码
class Solution {
public:
    int longestConsecutive(vector<int>& nums) {
        // 将数组元素存入哈希集合,去重并支持O(1)查找
        unordered_set<int> hash(nums.begin(), nums.end());
        int len = 0;
        
        for (int x : hash) {
            // 如果x-1存在,说明x不是序列起点,跳过
            if (hash.count(x - 1)) {
                continue;
            }
            // x是起点,开始寻找连续序列
            int y = x + 1;
            while (hash.count(y)) {
                ++y;
            }
            // 更新最长序列长度
            len = max(len, y - x);
        }
        
        return len;
    }
};

代码详解

  1. 哈希集合初始化:

    cpp

    复制代码
    unordered_set<int> hash(nums.begin(), nums.end());

    将数组元素全部存入 unordered_set,自动去重,并且后续的 count 操作时间复杂度为 O (1)。

  2. 遍历哈希集合:

    cpp

    复制代码
    for (int x : hash) {
        if (hash.count(x - 1)) continue;
        // ...
    }

    这一步是关键优化:只有当 x-1 不在集合中时,x 才是一个连续序列的起点,我们才会继续计算。这避免了对每个数字都进行一次完整的连续序列查找。

  3. 计算连续序列长度:

    cpp

    复制代码
    int y = x + 1;
    while (hash.count(y)) ++y;
    len = max(len, y - x);

    从起点 x 开始,不断寻找下一个连续数字 y,直到找不到为止。此时 y - x 就是当前连续序列的长度,我们用它来更新最长长度 len。

复杂度分析

  • 时间复杂度 :O (n)。虽然有嵌套的 while 循环,但每个数字最多被访问两次(一次在 for 循环中,一次在 while 循环中),因此总体时间复杂度是线性的。
  • 空间复杂度:O (n)。哈希集合需要存储所有数字,空间复杂度为 O (n)。

总结

这道题的核心在于避免重复计算 ,通过判断 x-1 是否存在,我们只从每个连续序列的起点开始计算,从而保证了算法的时间复杂度为 O (n)。这种思路在处理数组去重、连续序列等问题时非常实用。

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