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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:26:36.976000             🧑  作者: Mango

查找出现次数超过 ⌊N/3⌋ 次的所有数组元素

在一个整数数组中,假设有些元素出现的次数超过 ⌊N/3⌋ 次(其中 N 是数组的长度),请你找出这些元素。

这个问题可以使用一种名为摩尔投票算法(Moore's voting algorithm)的算法来解决。这个算法可以在只遍历数组一次的情况下找出出现次数超过 ⌊N/3⌋ 的元素,时间复杂度为 O(N),空间复杂度为 O(1)。具体算法的过程如下:

  1. 初始化两个候选人 candidate1 和 candidate2 以及他们对应的计数器 count1 和 count2。

  2. 遍历整个数组,对于每个元素:

    a. 如果它等于 candidate1 或 candidate2,则将其对应的计数器加 1。

    b. 否则,如果 count1 或 count2 等于 0,则将其赋值为当前元素,并将相应计数器加 1。

    c. 否则,将 count1 和 count2 分别减 1。

  3. 此时,获得了两个候选人 candidate1 和 candidate2 以及他们对应的计数器 count1 和 count2。我们需要遍历整个数组、计算他们的出现次数,并确定是否超过 ⌊N/3⌋。由于我们只需要找出出现次数超过 ⌊N/3⌋ 的元素,因此,只要其中任意一个元素出现次数超过 ⌊N/3⌋,就可以加入到结果列表中。

下面是实现这个算法的 Python 代码片段:

def find_majority(nums):
    candidate1, candidate2 = None, None
    count1, count2 = 0, 0
    for num in nums:
        if num == candidate1:
            count1 += 1
        elif num == candidate2:
            count2 += 1
        elif count1 == 0:
            candidate1 = num
            count1 += 1
        elif count2 == 0:
            candidate2 = num
            count2 += 1
        else:
            count1 -= 1
            count2 -= 1
    result = []
    if nums.count(candidate1) > len(nums) // 3:
        result.append(candidate1)
    if nums.count(candidate2) > len(nums) // 3:
        result.append(candidate2)
    return result

在这个代码中,find_majority 函数接受一个整数数组 nums,返回其中出现次数超过 ⌊N/3⌋ 的元素。首先,我们初始化两个候选人 candidate1 和 candidate2 以及他们对应的计数器 count1 和 count2。然后,我们遍历整个数组,对于每个元素,如果它等于 candidate1 或 candidate2,则将其对应的计数器加 1。否则,如果 count1 或 count2 等于 0,则将其赋值为当前元素,并将相应计数器加 1。否则,将 count1 和 count2 分别减 1。

此时,我们获得了两个候选人 candidate1 和 candidate2 以及他们对应的计数器 count1 和 count2。最后,我们遍历整个数组、计算他们的出现次数,并确定是否超过 ⌊N/3⌋。由于我们只需要找出出现次数超过 ⌊N/3⌋ 的元素,因此,只要其中任意一个元素出现次数超过 ⌊N/3⌋,就可以加入到结果列表中。最后,我们返回结果列表即可。

下面是一个例子:

>>> find_majority([3,2,3])
[3]
>>> find_majority([1,1,1,3,3,2,2,2])
[1, 2]

在第一个例子中,数组中只有一个元素出现的次数超过 ⌊N/3⌋,即元素 3。在第二个例子中,数组中有两个元素出现的次数超过 ⌊N/3⌋,即元素 1 和 2。

这个算法的时间复杂度为 O(N),空间复杂度为 O(1),因此非常高效。