LeetCode Hot100(3/100)——128.最长连续序列

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一、题目描述

给定一个 未排序的整数数组 nums ,要求找出其中的 最长连续元素序列的长度。

✅ 连续序列 指的是数字可以按顺序排列,不要求原数组中相邻。

  • 例如:
    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]。

二、题目目标与挑战

  1. 不能排序后简单遍历 ------ 排序是 O(n log n),而本题要求能在平均 O(n) 时间解决。
  2. 要快速判断某个数字是否存在 ------ 用哈希结构(Set)是关键。

三、思路分析

解法一:HashSet + 边界扩展法(最优解)

核心思想:

  • 利用 HashSet 存储所有元素,保证查找存在性是 O(1)。
  • 只从可能是连续序列"起点"的数字向右扩展,
    即:如果 num - 1 不在集合中,那么 num 就是一个连续序列的开头。
  • 扩展 num + 1、num + 2...直到不连续为止。
算法流程图

num-1 不在集合中
num-1 在集合中
输入数组 nums
将所有元素插入 HashSet
初始化 maxLen = 0
遍历每个 num
从 num 向右扩展
计算当前连续长度 currLen
更新 maxLen = max(maxLen, currLen)
跳过,继续下一个 num
返回 maxLen

  • 核心举例:

以 nums = [100, 4, 200, 1, 3, 2] 为例:

数字 是否为序列起点 序列扩展结果 序列长度
100 ✅(100-1不在) 100 1
4 ❌(3在) --- ---
200 ✅(199不在) 200 1
1 ✅(0不在) 1,2,3,4 4

最终得到最长连续序列长度 4。


解法二:排序 + 遍历(容易想但性能一般)

步骤:

  1. 先排序。
  2. 从前向后统计连续数字段长度。

缺陷: 复杂度 O(n log n),无法满足高性能要求。

复杂度:

  • 时间:O(n log n)
  • 空间:O(1)(如果原地排序)

解法三:Union-Find 并查集(可做扩展)

思想是把相邻数字连成一组,最后找最大集合大小。

不过此题用 HashSet 扩展法更优,Union-Find 适合理解"元素连通关系"。


四、复杂度分析

方法 时间复杂度 空间复杂度
HashSet 扩展法 O(n) O(n)
排序遍历法 O(n log n) O(1)
Union-Find 法 O(n)(但常数高) O(n)

五、Java 最优解代码实现

java 复制代码
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Solution {
    public int longestConsecutive(int[] nums) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int num : nums) {
            set.add(num);
        }

        int longest = 0;
        for (int num : set) {
            // 只从序列起点开始扩展
            if (!set.contains(num - 1)) {
                int currentNum = num;
                int currentStreak = 1;

                while (set.contains(currentNum + 1)) {
                    currentNum++;
                    currentStreak++;
                }

                longest = Math.max(longest, currentStreak);
            }
        }
        return longest;
    }
}

总结

优点 缺点 适用场景
HashSet 扩展法速度快、思路直观 需额外 O(n) 空间 数组规模大、性能要求高
排序法实现简单 性能稍差 面试写得快但不是最优
并查集法结构更复杂 实现冗长 理解"连通"类型问题
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