最长连续序列的长度LongestConsecutive

问题

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给定一个未排序的整数数组 nums ,找出数字连续的最长序列(不要求序列元素在原数组中连续)的长度。

请你设计并实现时间复杂度为 O(n) 的算法解决此问题。


示例 1:

输入:nums = [100,4,200,1,3,2]
输出:4
解释:最长数字连续序列是 [1, 2, 3, 4]。它的长度为 4。
示例 2:

输入:nums = [0,3,7,2,5,8,4,6,0,1]
输出:9
示例 3:

输入:nums = [1,0,1,2]
输出:3

解法

这个问题可以通过使用哈希表(Python 中的 set)来解决。核心思想是遍历数组,对于每个元素,检查它减一的元素是否存在于哈希表中,如果存在,则表示找到了一个连续序列的起点,然后继续检查下一个元素是否存在,直到序列被打断。

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class Solution:
    def longestConsecutive(self, nums: List[int]) -> int:
        # 初始化最长连续序列长度为0
        longest_streak = 0
        
        # 将列表转换为集合,以便快速检查元素是否存在
        num_set = set(nums)

        # 遍历集合中的每个数字
        for num in num_set:
            # 如果当前数字的前一个数字不在集合中,说明找到了一个序列的起点
            if num - 1 not in num_set:
                current_num = num
                current_streak = 1  # 当前一个数字不存在,当前数字序列长度初始化为1

                # 从当前数字开始,检查下一个数字是否存在于集合中
                while current_num + 1 in num_set:
                    current_num += 1  # 如果存在,更新当前数字为下一个数字
                    current_streak += 1  # 序列长度加1

                # 更新最长连续序列长度
                longest_streak = max(longest_streak, current_streak)
        
        # 返回最长连续序列长度
        return longest_streak

实现步骤:

  1. 定义一个变量 longest_streak 来存储遍历过程中找到的最长连续序列的长度,初始值设为 0。
  2. 将输入列表 nums 转换成集合 num_set,这样可以通过 O(1) 时间复杂度检查任意数字是否存在于集合中。
  3. 遍历集合 num_set 中的每个数字,对于每个数字,检查其前一个数字(num - 1)是否存在于集合中。如果不存在,说明找到了一个连续序列的起点。
  4. 从找到的起点开始,通过 while 循环检查序列中的下一个数字是否存在于集合中,如果存在,则更新当前数字并增加序列长度。
  5. 在每次找到一个新的连续序列后,比较并更新 longest_streak 变量的值。
  6. 遍历完成后,返回 longest_streak 变量的值,即最长连续序列的长度。

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N),其中 N 是数组 nums 的长度。因为每个元素最多被访问两次(一次在初始化 num_set 时,一次在主循环中)。
  • 空间复杂度:O(N),用于存储哈希表。
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