2012-04-20 111 views
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我有一個n元素的數組,其中只有一個元素不重複,否則所有其他數字重複> 1次。數組的範圍沒有限制。找到數組中的一個非重複元素?

一些解決方案是:

  • 利用哈希,,但會導致線性時間複雜度,但空間複雜度非常差
  • 排序使用歸併O(nlogn)列表,然後找到元素不重複

有沒有更好的解決辦法?

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哈希表實際上並沒有佔用太多的空間:'O(n)'。如果數組太大以至於必須在原地進行,那麼您可能需要使用外部排序。 – bdares 2012-04-20 05:01:55

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散列的空間複雜度至多爲'O(n)'(可能有'C> x',對於一些小的'x',取決於實現,儘管如此)。我喜歡「排序第一方法」。 – 2012-04-20 05:01:56

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是的,但合併排序(就地)的空間複雜度爲零。 – Thilo 2012-04-20 05:03:25

回答

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一種通用的方法是實現一種分段技術(其中散列法就是這樣一種技術),使用它們的標識(比如索引)將元素分佈到不同的「桶」中,然後找到最小尺寸的桶你的情況)。我相信這個問題也被稱爲少數族元素問題。將有儘可能多的水桶,因爲你的設備中有獨特的元素。

通過散列這樣做是因爲碰撞,以及如何你的算法可能會處理這個問題。某些關聯數組方法(如try和可擴展哈希)似乎並不適用,因爲它們更適合字符串。上述的

的一種應用是給Union-Find data structure。您的集合將成爲存儲桶,您需要爲陣列中的每個元素調用MakeSet()和Find(),每次調用的開銷爲$ O(\ alpha(n))$,其中$ \ alpha(n) $是非常緩慢增長的逆阿克曼函數。你可以把它看作是一個常數。

當元素已經存在時,你必須做聯合。通過一些更改來跟蹤基數最小的集合,該解決方案應該可以工作。該解決方案的時間複雜度爲$ O(n \ alpha(n))$。

你的問題似乎也鬆散有關Element Uniqueness problem

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如果您有嚴格的空間限制,請嘗試多次掃描。

說輸入有n個元素,你只能在你的記憶中保存m個元素。如果你使用散列表方法,在最壞的情況下,你需要處理n/2個唯一的數字,所以你需要m> n/2。如果沒有那麼大的m,可以將n個元素劃分爲k =(max(input)-min(input))/(2m)組,然後繼續掃描n個輸入元素k次(最差case):

第一次運行:你只是散列/ get/mark /任何元素的值< min(input)+ m * 2;因爲在範圍內(min(輸入),min(輸入)+ m * 2),最多有m個獨特元素,您可以處理它。如果你幸運的話,你已經找到了唯一的,否則繼續。

第二運行:僅在範圍內具有值元素進行操作(分鐘(輸入)+ M * 2,分鐘(輸入)+ M * 4),和 等等,等等

以這種方式,你妥協的時間複雜度爲O(KN),但你必然O(M)的空間複雜度

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兩個思路來我的腦海:

  • 一個smoothsort可能比一個更好的選擇所引用的mergesort爲您的需要給出它在內存使用O(1),O(nlogn)在最差的cas e作爲合併排序,但在最佳情況下爲O(n);

  • 基礎上splay tree的(反向)的想法,你可以做一個類型的樹一旦被使用(而不是向上的伸展樹),這將 推動葉子朝底部。這仍然會給你一個O(nlogn)種類的植入,但好處將是尋找獨特元素的O(1)步驟,它將是根。排序算法是O(nlogn)+ O(n)的總和,該算法將是O(nlogn)+ O(1)

否則,你說,使用基於散列溶液(如哈希實現的集合)會導致一個O(n)算法(O(n)插入並添加一個計數引用到它和O(n)遍歷你的集合來找到唯一的元素),但你似乎不喜歡內存用法,但我不知道爲什麼。內存很便宜,這幾天......