题目:在一个长度为n+1的数组里的所有数字都在1~n的范围内,所以数组中至少有一个数字是重复的。请找出数组中任意一个重复的数字,但是不能修改输入的数组。例如,如果输入长度为8的数组{2,3,5,4,3,2,6,7},那么对应的输出是重复的数字2或者3。

方法1:利用辅助函数,逐一把原数组的每个数字复制到辅助数组。如果原数组中被复制的数字是m,则把它复制到辅助数组中下标为m的位置。如果下标为m的位置上已经有数字了,则说明该数字重复了。由于使用了辅助空间,故该方案的空间复杂度是O(n)

public class Test1 {
public static int getReNum(int[] arr){
//传入参数出错
if(arr==null || arr.length==0){
return -1;
}
for(int i=0;i<arr.length;i++){
if(arr[i]<=0 || arr[i]>arr.length){
return -1;
}
}
//辅助数组
int[] temp=new int[arr.length];
for(int i=0;i<arr.length;i++){
if(temp[arr[i]]==arr[i]){
return arr[i];
}else{
temp[arr[i]]=arr[i];
}
}
return -1;
} public static void main(String[] args) {
int arr[]=new int[]{5,4,3,6,2,1,2};
int reNum = getReNum(arr);
System.out.println(reNum);
}
}

方法二:类似二分法

  由于分析一的空间复杂度是O(n),因此我们需要想办法避免使用辅助空间。我们可以这样想:如果数组中有重复的数,那么n+1个1~n范围内的数中,一定有几个数的个数大于1。那么,我们可以利用这个思路解决该问题。我们把从1~n的数字从中间的数字m分为两部分,前面一半为1~m,后面一半为m+1~n。如果1~m的数字的数目等于m,则不能直接判断这一半区间是否包含重复的数字,反之,如果大于m,那么这一半的区间一定包含重复的数字;如果小于m,另一半m+1~n的区间里一定包含重复的数字。接下来,我们可以继续把包含重复的数字的区间一分为二,直到找到一个重复的数字。

public class Test2 {
//传入一个数组,从开始位置和结束位置,有多少个数字
public static int getCount(int arr[],int start,int end){
int count=0;
for(int i=0;i<arr.length;i++){
if(arr[i]>=start && arr[i]<= end){
count++;
}
}
return count;
}
//查找重复的数字
public static int getReNum(int arr[]){
//传入数组不合法
if(arr.length==0 || arr==null){
return -1;
}
for(int i=0;i<arr.length;i++){
if(arr[i]<=0 || arr[i]>=arr.length){
return -1;
}
} int start=1;
int end=arr.length-1;
int mid=0;
int count=0;
while(end>=start){
if(start==end){
count=getCount(arr, start, end);
if(count>1){
return start;
}else{
break;
}
}
mid = (start + end) / 2;
count = getCount(arr, start, mid);
if (count > mid - start + 1) {
end = mid;
} else {
start = mid + 1;
}
}
return -1;
} public static void main(String[] args) {
int[] numbers = { 1, 3, 5, 4, 2, 1, 6, 7 };
int reNum = getReNum(numbers);
System.out.println(reNum);
}
}

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