开学回归力扣:第十一题——169. 多数元素(摩尔投票法)

169. 多数元素

给定一个大小为 n 的数组,找到其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

你可以假设数组是非空的,并且给定的数组总是存在多数元素。

示例 1:

输入:[3,2,3]
输出:3
示例 2:

输入:[2,2,1,1,1,2,2]
输出:2
 

进阶:

尝试设计时间复杂度为 O(n)、空间复杂度为 O(1) 的算法解决此问题。

题解:

首先最直白的方法就是两层for循环,即每一个元素我们都当成多数去计算,最后返回成功的那一个元素即可。但会超时。

第二种便于想到的便是使用哈希表进行存储次数,但在c语言中使用哈希表比较困难。

第三种便是排序
即如果一个数出现总个数一半以上的次数时,他必定为众数。
并且由题可知多数其实就是众数。
既然如此我们在排序后,发现下标为numsize/2的数必定是众数。因此直接输出即可。

代码:

int cmp(int*x,int*y)
{
    
    
    return *x>*y;
}
int majorityElement(int* nums, int numsSize){
    
    
    qsort(nums,numsSize,sizeof(int),cmp);
    return nums[numsSize/2];    
}

第四种不容易想到,其为摩尔投票法。

基本思路是对第一种方法的优化

首先我们随便找定一个“候选人”,这里他的定义即为我们要找的那个众数。

接着开始遍历数组,如果出现和他一样的,那么就记作是与候选人一派的,那么他的票数增加1;如果出现与他不一样的,即为反对派,那么他的票数减少1.如果其票数减成0了,即代表没人支持他了,所以“候选人”要更换,即由下一个元素担任。(因为这里我们定义只要是一派内任意一个人当选候选人即代表整个派别都成为了“候选人”

遍历完数组,也即是投票完毕后,最后剩余的“候选人”,即是我们要找的那个众数

这里再拷贝一下别人对摩尔投票法的形象理解:
核心就是对拼消耗

玩一个诸侯争霸的游戏,假设你方人口超过总人口一半以上,并且能保证每个人口出去干仗都能一对一同归于尽。最后还有人活下来的国家就是胜利。

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那就大混战呗,最差所有人都联合起来对付你对应你每次选择作为计数器的数都是众数),或者其他国家也会相互攻击会选择其他数作为计数器的数),但是只要你们不要内斗,最后肯定你赢。

最后能剩下的必定是自己人。

并且需要注意的是,用摩尔投票法选出的候选人其总票数不一定为一半以上。但是由于本题已经将能成为候选人的票数定义在一半以上了所以此时候选人即为所求众数了。

代码:

int majorityElement(int* nums, int numsSize){
    
    
    int sco = 1;
    int temp = nums[0];
    for(int i=1;i<numsSize;i++)
    {
    
    
        if(nums[i]==temp)
        {
    
    
            sco++;
            continue;
        }
        else
        {
    
    
            sco--;
            if(sco==0)
            {
    
    
                temp = nums[i+1];
                sco = 1;
                i++;
            }
        }
    }
    return temp;
}

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