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1. 示例1:消失的数字
思路1:等差求和
思路2:异或运算
思路3:排序+二分查找
2. 示例2:轮转数组
思路1:逐次轮转
思路2:三段逆置(经典解法)
思路3:开辟新数组
1. 示例1:消失的数字
题目链接:
面试题 17.04. 消失的数字 - 力扣(LeetCode)
思路1:等差求和
第一步:0—N利用求和公式计算总和,
第二步:减去数组中的所有元素的值,得到的差值即缺失的元素,
时间复杂度为O(N);
实现程序如下:
int missingNumber(int* nums, int numsSize) {int N=numsSize;// 0~numsSize共numsSize+1个数字int sum=(0+N)*(N+1)/2;for(int i=0;i<numsSize;i++){sum-=nums[i];}return sum;
}
思路2:异或运算
第一步:用0与数组中所有的数据都异或一遍;
第二步:所得结果再与0—N之间的数字异或一遍;
因为异或与顺序无关,存在的数字都异或了两次,最终结果都是0(同0异1),只有那个0—N之间存在然而数组中不存在的数字经过两次异或后结果为1,这个数就是缺失的数字。
实现程序如下:
int missingNumber(int* nums, int numsSize) {int x=0;for(int i=0;i<numsSize;i++){x^=nums[i];}for(int j=0;j<numsSize+1;j++){x^=j;}return x;
}
思路3:排序+二分查找
第一步:将数组元素进行排序,降序升序均可,以升序为例;
第二步:按照0~N的顺序依次查找,若下一个数不等于上一个数+1,则下一个数字为消失的数字;
分析时间复杂度:冒泡排序O(N)+二分查找log N 或 快排O(N)+二分查找log N二者均不满足复杂度要求,故不做详细解释。
2. 示例2:轮转数组
题目链接:
189. 轮转数组 - 力扣(LeetCode)
思路1:逐次轮转
对于N个元素向右轮转k个位置的轮转次数分析:
若不考虑轮转的周期性,则时间复杂度为O(K*N),(准确为O(K*(N-1)))
但由于数组长度定长,必然存在一些旋转的周期性问题。
真实旋转次数为k%=N,
最好的情况为旋转N的倍数次,即k%N==0,相当于没有旋转;
最坏的情况为k%N==N-1(量级为N),故时间复杂度为O(N^2);
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {k%=numsSize;// 旋转k轮while(k--){// 旋转1轮int tmp=nums[numsSize-1];for(int i=numsSize-2;i>=0;i--){nums[i+1]=nums[i];}nums[0]=tmp;}
}
存在问题:这种暴力求解的时间复杂度过高:
思路2:三段逆置(经典解法)
对于N个元素向右轮转k个位置的轮转,先将前n-k个逆置,再将后k个逆置,最后再整体逆置,即可达到预期轮转效果。此种情况下,时间复杂度为O(N)。(准确计算为O(2*N))
实现程序如下:
void reverse(int* nums,int left,int right){while(left<right){int tmp=nums[left];nums[left]=nums[right];nums[right]=tmp;left++;right--;}}
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {k%=numsSize;reverse(nums,0,numsSize-k-1);reverse(nums,numsSize-k,numsSize-1);reverse(nums,0,numsSize-1);
}
思路3:开辟新数组
额外开辟一个数组,将nums数组后k个元素存放至arr数组前k个位置,将nums数组前numsSize-k个元素存放至arr数组后numsSize-k个位置,再将arr元素依次赋值给nums元素:
#include<string.h>
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {int arr[numsSize];k%=numsSize;int n=numsSize;memcpy(arr, nums+n-k,sizeof(int)*k);memcpy(arr+k,nums,sizeof(int)*(n-k));memcpy(nums,arr,sizeof(int)*n);
}
注:若未采用memcpy,也可使用循环实现逐个拷贝:
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {int arr[numsSize];k%=numsSize;int n=numsSize;// 将nums数组后k个元素存放至arr数组前k个位置for(int i=0;i<=k-1;i++){arr[i]=nums[n-k+i];}// 将nums数组前n-k个元素存放至arr数组后n-k个位置for(int j=0;j<=n-k-1;j++){arr[k+j]=nums[j];}// 将arr元素依次赋值给nums元素for(int x=0;x<=n-1;x++){nums[x]=arr[x];}
}