【LeetCode】LCR 120. 寻找文件副本

题目描述

LCR 120. 寻找文件副本 - 数组 - 简单

设备中存有 n 个文件，文件 id 记于数组 documents。若文件 id 相同，则定义为该文件存在副本。请返回任一存在副本的文件 id。

示例 1：

输入：documents = [2, 5, 3, 0, 5, 0]
输出：0 或 5

提示：

• 0 ≤ documents[i] ≤ n-1
• 2 <= n <= 100000

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题解

法一：哈希表

利用数据结构特点，容易想到使用哈希表（Set）记录数组的各个数字，当查找到重复数字则直接返回。

补充： 哈希表- Hash map

哈希表可以理解为键值对，知道 key 就可以直接找出 value。数组就是一个简单的哈希表。

算法流程：
初始化： 新建 HashSet ，记为 hmap ；
遍历数组 documents 中的每个数字 doc ：
当 doc 在 hmap 中，说明重复，直接返回 doc ；
将 doc 添加至 hmap 中；
返回 −1 。本题中一定有重复数字，因此这里返回多少都可以。

class Solution(object):
    def findRepeatDocument(self, documents):
        """
        :type documents: List[int]
        :rtype: int
        """
        hmap = set()
        for doc in documents:
            if doc in hmap: return doc
            hmap.add(doc)

        return -1

复杂度分析：
时间复杂度 O(N) ： 遍历数组使用 O(N) ，HashSet 添加与查找元素皆为 O(1) 。
空间复杂度 O(N) ： HashSet 占用 O(N) 大小的额外空间。

法二：原地交换

我们此时重新阅读题目，会注意到 在一个长度为 n 的数组 documents 里的所有数字都在 0 ~ n-1 的范围内 。 此说明含义：数组元素的 索引 和 值 是 一对多 的关系。
因此，可遍历数组并通过交换操作，使元素的 索引 与 值 一一对应（即 documents[i]=i ）。因而，就能通过索引映射对应的值，起到与字典等价的作用。

遍历中，第一次遇到数字 x 时，将其交换至索引 x 处；而当第二次遇到数字 x 时，一定有 documents[x]=x ，此时即可得到一组重复数字。

算法流程：
遍历数组 documents ，设索引初始值为 i=0 :

若 documents[i]=i ： 说明此数字已在对应索引位置，无需交换，因此跳过；
若 documents[documents[i]]=documents[i] ： 代表索引 documents[i] 处和索引 i 处的元素值都为 documents[i] ，即找到一组重复值，返回此值 documents[i] ；
否则： 交换索引为 i 和 documents[i] 的元素值，将此数字交换至对应索引位置。
若遍历完毕尚未返回，则返回 −1 。

class Solution:
    def findRepeatDocument(self, documents: List[int]) -> int:
        i = 0
        while i < len(documents):
            if documents[i] == i:
                i += 1
                continue
            if documents[documents[i]] == documents[i]: return documents[i]
            documents[documents[i]], documents[i] = documents[i], documents[documents[i]]
        return -1

复杂度分析：
时间复杂度 O(N) ： 遍历数组使用 O(N) ，每轮遍历的判断和交换操作使用 O(1) 。
空间复杂度 O(1) ： 使用常数复杂度的额外空间。

Reference

1. https://leetcode.cn/problems/shu-zu-zhong-zhong-fu-de-shu-zi-lcof/solutions/96623/mian-shi-ti-03-shu-zu-zhong-zhong-fu-de-shu-zi-yua/