一道有趣的GOOGLE面试题——找出至少一个重复元素

个大小为n的数组,里面的数都属于范围[0, n-1],有不确定的重复元素,找到至少一个重复元素,要求O(1)空间和O(n)时间。
   这个题目要求用O(n)的时间复杂度,这意味着只能遍历数组一次。同时还要寻找重复元素,很容易想到建立哈希表来完成,遍历数组时将每个元素映射到哈希表中,如果哈希表中已经存在这个元素则说明这就是个重复元素。因此直接使用C++ STL中的hash_set可以方便的在O(n)时间内完成对重复元素的查找。

    但是题目却在空间复杂度上有限制——要求为O(1)的空间。因此采用哈希表这种解法肯定在空间复杂度上是不符合要求的。但可以沿着哈希法的思路继续思考,题目中数组中所以数字都在范围[0 n-1],因此哈希表的大小为n即可。因此我们实际要做的就是对n个范围为0n-1的数进行哈希,而哈希表的大小刚好为n。对排序算法比较熟悉的同学不难发现这与一种经典的排序算法——基数排序非常类似。而基数排序的时间空间复杂度刚好符合题目要求!因此尝试使用基数排序来解这道面试题。

 

    下面以2415761902这十个数为例,展示下如何用基数排序来查找重复元素。

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  2

  4

  1

  5

  7

  6

  1

  9

  0

  2

1)由于第0个元素a[0] 等于2不为0,故交换a[0]a[a[0]]即交换a[0]a[2]得:

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  1

  4

  2

  5

  7

  6

  1

  9

  0

  2

2)由于第0个元素a[0] 等于1不为0,故交换a[0]a[a[0]]即交换a[0]a[1]得:

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  4

  1

  2

  5

  7

  6

  1

  9

  0

  2

3)由于第0个元素a[0] 等于4不为0,故交换a[0]a[a[0]]即交换a[0]a[4]得:

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  7

  1

  2

  5

  4

  6

  1

  9

  0

  2

4)由于第0个元素a[0] 等于7不为0,故交换a[0]a[a[0]]即交换a[0]a[7]得:

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  9

  1

  2

  5

  4

  6

  1

  7

  0

  2

5)由于第0个元素a[0] 等于9不为0,故交换a[0]a[a[0]]即交换a[0]a[9]得:

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  2

  1

  2

  5

  4

  6

  1

  7

  0

  9

6)由于第0个元素a[0] 等于2不为0,故交换a[0]a[a[0]]即交换a[0]a[2],但a[2]也为2a[0]相等,因此我们就找到了一个重复的元素——2

下标

  0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

数据

  2

  1

  2

  5

  4

  6

  1

  7

  0

  9



import junit.framework.Assert;

import org.junit.Test;

public class ExampleUnitTest {

    int findMoreThanOne(int[] data) {
        if (data == null) {
            return -1;
        }
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            if (data[i] == i) {
            } else {
                while (data[i] != data[data[i]]) {
                    int temp = data[data[i]];
                    data[data[i]] = data[i];
                    data[i] = temp;
                }
                if (data[i] == data[data[i]]){
                    return data[i];
                }

            }
        }
        return -1;
    }

    @Test
    public void addition_isCorrect() {

        int data = findMoreThanOne(new int[]{1,2,1,0});
        Assert.assertEquals(data, 2);
    }

}


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