缺失数字

mac2026-02-08  0

  一道简单的题,但是发现了各种有趣的算法。题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/missing-number/

  题目如下:

 

第一种算法(很普通,效率最低,将nums数组的数存储在list中,然后循环i从1到数组长度,查询list中不存在的i,即为结果),代码如下:

int numsLen = nums.length; int result = 0; List list = new ArrayList(); for (int i = 0; i < numsLen; i++) { list.add(nums[i]); } for (int i = 0; i <= numsLen; i++) { if (!list.contains(i)) { result = i; break; } } return result;

第二种算法:和第一种类似,但用到了搜索元素效率更高的hashset,在测试中运行时间仅仅只占第一种算法的1/20,代码如下:

Set<Integer> numSet = new HashSet<Integer>(); for (int num : nums) numSet.add(num); int expectedNumCount = nums.length + 1; //HashSet的查询效率大大高于list的查询效率 for (int number = 0; number < expectedNumCount; number++) { if (!numSet.contains(number)) { return number; } } return -1;

第三种算法:思路~未缺失元素时元素的和=0+1+2+...+数组的长度;缺失元素时元素的和=未缺失元素时元素的和-缺失元素 即缺失元素=未缺失元素时元素的和-缺失元素时元素的和,只涉及简单的加减法,效率高,也是一个取巧的算法,代码如下:

//思路:未缺失元素时元素的和=0+1+2+...+数组的长度;缺失元素时元素的和=未缺失元素时元素的 和-缺失元素 //即缺失元素=未缺失元素时元素的和-缺失元素时元素的和 //allSum:未缺失元素时元素的和,almostSum:缺失元素时元素的和 int allSum = 0, almostSum = 0; //未缺失元素时元素的和 for (int i = 0; i <= nums.length; i++) { allSum += i; } //缺失元素时元素的和 for (int i = 0; i < nums.length; i++) { almostSum += nums[i]; } //缺失元素的值 return allSum - almostSum;

第四种算法:类似与第三种算法,只是对未缺失元素时元素的和的计算采用了等差数列通项公式求和,再减去所给数组的值即为缺失元素的值,代码如下:

int numsLen = nums.length; int sum = ((1 + numsLen) * numsLen) / 2; for (int i = 0; i < numsLen; i++) { sum -= nums[i]; } return sum;

四种算法的运行结果如图所示:

  从中我们可以获得启示:(1)不同的数据结构可以给算法带来高效率(2)换一种思路,或许能看到不一样的天空。

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