「每日一题」与面试官手撕代码：如何科学高效的寻找重复元素？
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作者：xpf666
来源：原创
一、前言
2020.12.23 日刚立的 flag，每日一题，题目类型不限制，可以是：算法题，面试题，阐述题等等。
本文是「每日一题」第 4 题，由 xpf666 带来的文章：如何科学高效的寻找重复元素？
往期「每日一题」：
https://mp.weixin.qq.com/s/QuuPd2KCp50snN7F2o3oYg
https://mp.weixin.qq.com/s/omeVJdtabo5MeN3DItDfWg
https://mp.weixin.qq.com/s/O8j9gM5tD5rjLz1kdda3LA
二、寻找重复元素
1. 找出任意一个重复数字
给定一个长度为 n 的数组 nums，判断是否有重复值。
示例：输入[1,2,3,2,1,4,5] 输出 1 或 2
思路：根据经验，基本上所有判断重复的需求，都可以通过 Set 或者 Map 解决，Set 解决方式就是判断 add 方法的返回是 true 还是 false，false 就证明之前已存在，也就是数据重复。Map 是通过 containsKey，true 就说明之前存在 key。
题解：
public int getResult(int[] nums) {
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
int result = -1;
for (int num : nums) {
if (!set.add(num)) {
result = num;
break;
}
}
return result;
}
如果上面代码格式出现问题，可以查看下面代码图片
遍历 n 次并且 Set 内容最多是 n 个字符，复杂度都是 O(n)
2. 找出任意一个重复数字
给定一个长度为 n 的数组 nums，判断是否有重复值,并且两个重复值距离不超过 k。
示例：输入[1,2,3,2,1,4,5] ，k = 2 输出 true(两个 2)
思路：同问题一，只要多判断一次 Set 长度即可。
题解：
public boolean containsNearbyDuplicate(int[] nums, int k) {
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
boolean result = false;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (!set.add(nums[i])) {
result = true;
break;
}
if (set.size() > k) { // 超过长度就删除最远的一个数
set.remove(nums[i-k]);
}
}
return result;
}
如果上面代码格式出现问题，可以查看下面代码图片
遍历 n 次并且 k 最多 n 个字符，复杂度都是 O(n)
3. 寻找重复数
给定一个包含 n + 1 个整数的数组 nums，其数字都在 1 到 n 之间（包括 1 和
n），只有一个重复的整数，找出这个重复的数字。
示例：输入[1,3,4,2,2] 输出 2
思路：可通过问题 1 方式解决。还可以通过快慢指针法解决：将数组看成一个链表，下标为当前指针（node），值指向下一指针(nextNode)，数组出现重复的数字意味着有两个指针的 nextNode 相同。然后通过快慢指针法解决。
题解：
public int getResult(int[] nums) {
int result = 0;
int slow = 0, fast = 0;
do {
slow = nums[slow];
fast = nums[nums[fast]];
} while (slow != fast);
do {
slow = nums[slow];
result = nums[result];
} while (result != slow);
return result;
}
如果上面代码格式出现问题，可以查看下面代码图片
遍历 2n 次时间复杂的是 O(n)，只用了常量个字符，空间复杂度是 O(1)
4. 只出现一次的数
给定一个数组
nums，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
示例：输入[1,1,4,2,2] 输出 4
思路：可通过问题 1 方式解决。还可以通过位运算解决，两个相同数异或后为 0，数组所有元素执行一次异或操作，剩下就是出现一次的数。
题解：
public int getResult(int[] nums) {
int result = 0;
for (int num : nums) {
result = result ^ num;
}
return result;
}
如果上面代码格式出现问题，可以查看下面代码图片
遍历 n 次时间复杂的是 O(n)，只用了常量个字符，空间复杂度是 O(1)
5. 只出现一次的数
给定一个数组
nums，除了两个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
示例：输入[1,1,3,4,2,2] 输出[3,4]
思路：可通过问题 1 方式解决。还可以通过位运算解决，和题 4 区别是存在 2 个只出现一次的数，所以要想办法把这两个数区分出来。先将数组所有元素异或，得出的值是两个只出现一次元素 a,b 的异或值 numsXOR（如 10010）。numsXOR 二进制中 1 的位就是 a 和 b 差异位（因为不同的值异或才是 1），现在只需要找 lowbit(最右一位差异值，10)，然后通过 lowbit 和 a
, b
进行与运算（&），得出的值就一定不同，这样可以分出 a 和 b，最后按照异或运算就能得出结果（其他重复的不用管，不管分到哪一组，重复的数异或都是 0）
题解：
public int[] singleNumber(int[] nums) {
int[] results = new int[]{0,0};
int numsXOR = 0; // 两个数异或值
for (int num : nums) {
numsXOR = numsXOR ^ num;
}
int lowBit = numsXOR & (-numsXOR); // lowbit值，用于区分a和b
for (int num : nums) {
if ((lowBit & num) == 0) {
results[0] = results[0] ^ num;
} else {
results[1] = results[1] ^ num;
}
}
return results;
}
如果上面代码格式出现问题，可以查看下面代码图片
遍历 2n 次时间复杂的是 O(n)，只用了常量个字符，空间复杂度是 O(1)
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本文就是第4道：「每日一题」与面试官手撕代码：如何科学高效的寻找重复元素？
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