摩尔投票法——代码实现及注释(力扣169题:找出列表中多数元素)

 题源:. - 力扣(LeetCode)

目录

一、摩尔投票法

1.1 关键思想

1.2 时空复杂度

1.3 算法详细步骤

1.4 代码

1.5 算法理解


一、摩尔投票法

摩尔投票法(Boyer–Moore Majority Vote Algorithm),也被称为“多数投票法”,是一种在数组或序列中查找出现次数超过一半的主要元素的算法。这种算法的核心理念为 票数正负抵消 ,主要思想是通过不同元素之间的抵消来找到可能的主要元素候选者,并在最后验证候选者是否真正满足要求。

题目:

1.1 关键思想

让每对不同的数字互相“抵消”,就像投票一样。具体做法是,让两个不同的数字相互“消掉”,直到没有可以抵消的数字为止。最后剩下的数字就很有可能是出现次数最多的数字。

1.2 时空复杂度

该算法的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)

1.3 算法详细步骤

        1、初始化: 票数统计 count = 0 , 假设目前的候选数是 candidate。
        2、循环: 遍历数组 nums 中的每个数字 num 。
                当 票数 count 等于 0 ,则假设当前数字 num 是众数。
                当 num = candidate ,票数 candidate 自增 1 ,当 num != candidate 时,票数 candidate 减 1 。
        3、返回值: 返回 candidate 即可。

若不好理解,可以去看1.5算法理解

1.4 代码

(1)直接贴在力扣代码处即可(python3)

class Solution:
    def majorityElement(self, nums: List[int]) -> int:
        # 如果数组为空,则没有多数元素,直接返回
        if not nums:
            return 
        # 初始化计数器为0,候选多数元素为None 
        count = 0
        candidate = None
        # 遍历数组中的每一个元素
        for num in nums:
            # 如果当前计数器为0,说明之前的候选多数元素已经被抵消完了,此时将当前元素设为新的候选多数元素 
            if count == 0:
                candidate = num
            # 如果当前元素等于候选多数元素,则计数器加1  
            if num == candidate:
                count += 1
            # 如果当前元素不等于候选多数元素,则计数器减1  
            else:
                count -= 1
        # 在遍历结束后,candidate中保存的可能是一个多数元素,但也可能不是(例如,在存在多个出现次数相同的元素且都不超过一半时)  
        candidate_count = 0
        for num in nums:
            if num == candidate:
                candidate_count += 1
        # 检查candidate是否真的是多数元素
        if candidate_count > len(nums) / 2:
            return candidate

1.5 算法理解

(1)假设nums = [3,2,3],要求返回其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

开始遍历:

        遍历3:

                candidate = 3, count = 0 +1

        遍历2:

                candidate = 3, count = 1 - 1 = 0 (扫描到了和当前候选3不一样的数字2,所以要减去1)

        遍历3:

                candidate = 3, count = 0 + 1 = 1         

返回candidate            

(2)假设nums = [1,2,3,2,2,2,5,4,2],要求返回其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

开始遍历:

        遍历1:

                candidate = 1, count = 0 +1

        遍历2:

                candidate = 1, count = 1 - 1 = 0 (扫描到了和当前候选1不一样的数字2,所以要减去1)

        遍历3:

                candidate = 3, count = 0 + 1 = 1 

        遍历2:

                candidate = 3, count = 1 - 1 = 0

        遍历2:

                candidate = 2, count = 0 + 1 = 1(由于前面已经抵消掉count = 0,重新选一个候选数2)

        遍历2:

                candidate = 2, count = 1 + 1 = 2

        遍历5:

                candidate = 2, count = 2 - 1 = 1

        遍历4:

                candidate = 2, count = 1 - 1 = 0

        遍历2:

                candidate = 2, count = 0 + 1 = 1       

返回candidate     

 如果众数不在前两位,就会有非众数之间的抵消。因为非众数之间内耗,只会进一步使得众数更占优势。 比如众数如果是2,且都在数组尾部,前面其他数字内耗完了,最后使得count大于0的只可能是2。

参考文献:. - 力扣(LeetCode)

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转载自blog.csdn.net/weixin_45440484/article/details/139260253