找出数组中重复的数

题目是这样的， 数组是无序的， 可能没有重复的数，但最多只可能有一个重复的数，要求用最快的方法找到是否有重复的数。

乍一想，挺难的，但是其实非常的简单。

解决办法：



数组a[N]，1至N-1这N-1个数存放在a[N]中，其中某个数重复一次。写一个函数，找出被重复的数字。时间复杂度必须为o（N）函数原型：

int do_dup(int a[],int N)



××××××××××××××××××××××××××××××××××

假金条的数学思想



此算法题借鉴了假金条的思想，不过比那个过程简单，存放1至N-1，就相当于依次从各个袋中取出1至N-1个金条，但是有一个是重的，计算这N个数的和将相当于称总重量，减去1至N-1的和（用数学方法求）就可求出来重复的数。总之要充分利用数学知识



const int N = 5;

int a[N]={2,1,3,1,4};

int tmp1 = 0;

int tmp2 = 0;

for (int i=0; i<N; ++i)

{

tmp1+=(i+1);

tmp2+=a[i];

}

printf("重复的数:%d\n",N-(tmp1-tmp2));



上述方法求1~N的和，减去数组总和，即为N-x 的差值，x为待找的数

可以优化的是1-N的和不用程序算，数学方法直接算了

可定义一个宏,

#define sum(x)  (x(x+1)/2)

当然乘法操作是比较复杂的，当N较小时加几个数的效率可能更高



××××××××××××××××××××××××××××××××××

标志数组法



申请一个长度为n-1且均为'0'组成的字符串。然后从头遍历a[n]数组，取每个数组元素a[i]的值，将其对应的字符串中的相应位置置1，如果已经置过1的话，那么该数就是重复的数。就是用位图来实现的。



其实，只要数还是0 -- n-1里面的数，那么可以用这样的方法判断所有的重复数的位置和值。

比如这样的一个数组

{2,3,1,2}

我们生成一个字符串"000";

然后开始遍历，a[0] = 2;

所以，字符串的第二位为"0",那么我们将其置为"1"

字符串为"010"

重复，字符串为"011",,,,,"111"

然后，判断a[3] = 2 那么 第二位为"1"

所以，a[3]为重复数，并且位置为第4位。



上述map等各方法的思路是一致的，即访问过后做标记，再次访问时即可知道是否重复。如果考虑空间复杂度的话，其空间o（N）

int do_dup(int arr[],int NUM)

{

        int *arrayflag = malloc(NUM*sizeof(int));



        while(i++<NUM)

        arrayflag[i] = false;



        for(int i=0; i<NUM; i++)

        {

                if(arrayflag[arr[i]] >= false)

                       arrayflag[arr[i]] >= true;           // 置出现标志

                else

                       return  arr[i]; //返回已经出现的值

        }

}



××××××××××××××××××××××××××××××××××

固定偏移标志法



利用标记法单纯写个O(N)的方法并不难，关键是如何保证两点：

不改变A[]的初始值

函数内不开辟另外的O(N)内存空间.



很明显上述方法申请了O(N)内存空间，当N过大时，性能降低了

因此应利用a[N]本身中值和下标的关系来做标记，处理完成后再清除标记即可



a[N]，里面是1至N-1。原数组a[i]最大是N-1，若a[i]=K在某处出现后，将a[K]加一次N，做标记，当某处a[i]=K再次成立时，查看a[K]即可知道K已经出现过。a[i]在程序中最大也只是N-1+N=2N-1（溢出了怎么办啊？？？），此为一个限制条件



int do_dup(int arr[],int NUM)

{

int temp=0;



for(int i=0; i<NUM; i++)

{

  if(arr[i]>=NUM)

    temp=arr[i]-NUM;            // 该值重复了，因为曾经加过一次了

  else

    temp=arr[i];



  if(arr[temp]<NUM)

  {

    arr[temp]+=NUM; //做上标记

  }

  else

  {

    printf("有重复");   

    return temp;

  }

}



printf("无重复");

return -1;

}

上面就是时间复杂度O(N), 空间复杂度O(1)的算法!



××××××××××××××××××××××××××××××××××

符号标志法



上述方法将元素加一个固定的NUM来做标记，可能会造成溢出。下列方法中利用符号位来做标记，因为1~N都为正值，所以就无限制了。基本思想是用int数组的符号位作哈希表。（反正不是unsigned int符号位闲着也是闲着）



bool dup(int array[],int n)

{

     for(int i=0;i<n;i++)

     {

         if(array[i]>0) //可以以此作下标去判断其他值

                 {

               if(array[array[i]]<0)

                          {

                                  return array[i];//已经被标上负值了，有重复

                          }

              else

                         {

                                 array[array[i]]= －array[array[i]]; //否则标记为负

                         }

                 }

         else // |array[i]|代表的值已经出现过一次了

                 {

               if(array[-array[i]]<0)

                          {

                                  return -array[i];//有重复

                          }

              else

                         {

                                 array[-array[i]]=－array[-array[i]];

                         }

                 }

     }

      return -1;//没有重复

}



//用于修复数组

void restorearray(int array[],int n)

{

        for(int i=0;i<n;i++)

        {

        if(array[i]<0)array[i]= －array[i];

        }

}

时间复杂度o（n） 空间复杂度o（1）

不过时间复杂度o（n） 空间复杂度o（1）不只一个重复利用此法也是可以实现的





//附上我修改后的算法
bool do_dup_mal(int arr[], int n, int *pre, int *back)
{
int MAX = -1;
int i = 0;
int sameVal = -1;
assert(pre && back);
*pre = *back = -1;

for (int j=0; j<n; j++)
{
if (arr[j] > MAX) MAX = arr[j];
}

char *arrayflag = new char[MAX+1] ;
if (NULL == arrayflag)
return -1;
//while(i++ < MAX) arrayflag[i] = '\0';
memset(arrayflag, 0, MAX+1 ); // '\0' == 0
for(i=0; i<n; i++)
{
if(arrayflag[arr[i]] == '\0')
arrayflag[arr[i]] = '\1'; // 置出现标志
else
{
sameVal = arr[i]; //返回已经出现的值
*back = i;
break;
}
}
delete[] arrayflag;
if (i < n)
{
for (int j=0; j<n; j++)
{
if (sameVal == arr[j])
{
*pre = j;
return true;
}
}
}
return false;
}





int main(int argc, char *argv[])
{
int prePos = -1, backPos = -1;
int myArry[N];
myArry[0] = 1;
myArry[1] = 23;
myArry[2] = 3;
myArry[3] = 4;
myArry[4] = 5;
myArry[5] = 22;
myArry[6] = 7;
myArry[7] = 8;
myArry[8] = 9;
myArry[9] = 22;
myArry[10] = 12;


if (do_dup_mal(myArry, 11, &prePos, &backPos) )
printf("\nT