题目描述:

给定一个大小为 n 的数组 nums ,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。

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。


题目非常简单,让我们找出现次数最多的数,使用Hash表应该是最好想到的,不多赘述。

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//代码如下
public int majorityElement(int[] nums) {
if (nums.length <= 2) return nums[0];//特殊情况,直接返回
HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>(16);
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (!map.containsKey(nums[i])) map.put(nums[i], 1);//不存在创建添加
else {
map.put(nums[i], map.get(nums[i]) + 1);
if (map.get(nums[i]) > nums.length / 2) return nums[i];
}
}
return 0;
}

空间复杂度优化难度比较高,感觉有点像贪心

但题目让我们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。而上面的空间复杂度为 O(N)所以我们要优化,只用有限的变量去实现这个记录最大次数,也就是其他参数应该是“无状态的”,至少应该不需要我们去解决,笔者尝试几分钟并没找到解法,看答案才知道,所以给大家写一下我的理解以及怎样有可能能想到这些方法。

这里要用到的是摩尔投票的算法:
题目告诉我们有个数出现次数超过n/2,我们称它X,而所谓的算法就是指如果数据进行投票,非X则投反票,X投正票,最后的投票一定是正的。(投票本身不重要,重要的是思想,应该怎样量化这些数据

如果我指定一个数作为基准,当经过一轮投票后为0,则这轮有一半为此数,但有两种情况:
数刚好就X,那无所谓,对最后的结果没影响
否则,那此时X可能在另外的数中,但对后面却不影响,因为最多失去一半X,但同时失去的还有一半其他数由于X的次数已经限定了大于一半,甚至没有等于 233,所以这个分支不会出现在最后一轮
据此我们可知,最后一轮我们的选择必定刚好就是X

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//代码如下
public int majorityElement3(int[] nums) {
int x = 0;//每一轮假定的数
int votes = 0;//量化其他数据
for (int num : nums) {
if (votes == 0) x = num;//如果为0 则开启下一轮
votes += x == num ? 1 : -1; //数据进行投票
}

return x;
}