http://www.lintcode.com/en/problem/find-the-missing-number/#

Find the Missing Number

Given an array contains N numbers of 0 .. N, find which number doesn't exist in the array.

 
Example

Given N = 3 and the array [0, 1, 3], return 2.

Challenge

Do it in-place with O(1) extra memory and O(n) time.

题意:这是一道面试题目,题意是说给你个数组0-n,让你找出里面唯一缺少的那个数。

思路:我的第一思路是二叉堆,但好像南辕北辙了。可以直接利用快排,少于nlgn的时间就可以找到那个数。利用数值与数组下标的对应关系,数组的数排好序后分两段,左端数值与下标相同,右端则数值比下标大一。不需要排序,只需要借助快排,就可以不断的递归二分这个数组,找出那个奇点。

可以参考两篇类似的博文:

http://www.cnblogs.com/jiu0821/p/4138558.html

http://www.cnblogs.com/jiu0821/p/4505480.html

代码:tle

 class Solution {
public:
/**
* @param nums: a vector of integers
* @return: an integer
*/
int j18(vector<int> &nums,int i,int j){
int x=nums[i];
while(){
while(i<j&&nums[j]>x) j--;
if(i<j) nums[i]=nums[j];
else{
nums[i]=x;
return i;
}
while(i<j&&nums[i]<x) i++;
if(i<j) nums[j]=nums[i];
else{
nums[j]=x;
return j;
}
}
}
int findMissing(vector<int> &nums) {
// write your code
int i=,j=nums.size()-,y;
while(y=j18(nums,i,j),){
if(nums[y]==y) i=y+;
else j=y-;
if(i>j) return i;
}
}
};

之所以tle是因为原题目给有特殊数据,代码里默认快排是x为第一个数,遇到最坏情况,复杂度n*n。下面把x改为最后一个数,就ac了。

ac 279ms

 class Solution {
public:
/**
* @param nums: a vector of integers
* @return: an integer
*/
int j18(vector<int> &nums,int i,int j){
int x=nums[j];
while(){
while(i<j&&nums[i]<x) i++;
if(i<j) nums[j]=nums[i];
else{
nums[j]=x;
return j;
}
while(i<j&&nums[j]>x) j--;
if(i<j) nums[i]=nums[j];
else{
nums[i]=x;
return i;
}
}
}
int findMissing(vector<int> &nums) {
// write your code
int i=,j=nums.size()-,y;
while(y=j18(nums,i,j),){
if(nums[y]==y) i=y+;
else j=y-;
if(i>j) return i;
}
}
};

当然,这只是投机取巧,也会遇到最坏情况。相对好的方法是取中间或者取随机数。下面是取中间的实现例子:214ms

 class Solution {
public:
/**
* @param nums: a vector of integers
* @return: an integer
*/
int j18(vector<int> &nums,int i,int j){
int x=nums[(i+j)>>];
nums[(i+j)>>]=nums[i];
while(){
while(i<j&&nums[j]>x) j--;
if(i<j) nums[i]=nums[j];
else{
nums[i]=x;
return i;
}
while(i<j&&nums[i]<x) i++;
if(i<j) nums[j]=nums[i];
else{
nums[j]=x;
return j;
}
}
}
int findMissing(vector<int> &nums) {
// write your code
int i=,j=nums.size()-,y;
while(y=j18(nums,i,j),){
if(nums[y]==y) i=y+;
else j=y-;
if(i>j) return i;
}
}
};

最后,说下最直接简单的办法,以空间换时间,加一个bool数组再哈希就可以了。135ms

 class Solution {
public:
/**
* @param nums: a vector of integers
* @return: an integer
*/
int findMissing(vector<int> &nums) {
// write your code
int len=nums.size();
bool numb[len+];
memset(numb,,sizeof(numb));
for(int i=;i<len;i++) numb[nums[i]]=true;
for(int i=;i<=len;i++){
if(numb[i]==false)
return i;
}
}
};

经好心博友提醒,最优雅的法子横空出世--异或。两个相同的数异或为0。故而把原数组与0-n异或和就为最后的结果。131ms

 class Solution {
public:
/**
* @param nums: a vector of integers
* @return: an integer
*/
int findMissing(vector<int> &nums) {
// write your code
int len=nums.size(),x=;
for(int i=;i<len;i++) x^=nums[i];
for(int i=;i<=len;i++) x^=i;
return x;
}
};

看到了官方给的答案---借助桶排序。思路是:从0开始遍历到n-1,每次当a[i]!=i的时候,将a[i]与a[a[i]]交换,大于边界的话,就丢掉,直到无法交换位置。那个特殊值有两种情况,一种是在0~n-1之间,那么经过a[i]与a[a[i]]交换,最后以特殊值为下标的位置上一定为n;另一种是特殊值为n,那么a[i]与a[a[i]]交换对于0~n-1都满足。故而只要跟踪边界值n即可,跟踪值x应初始化为n,以对应第二种情况。详情见代码:

 class Solution {
public:
/**
* @param nums: a vector of integers
* @return: an integer
*/
int findMissing(vector<int> &nums) {
// write your code
int len=nums.size(),x=len;
for(int i=;i<len;i++){
while(nums[i]!=i){
if(nums[i]==len){
x=i;
break;
}else{
int tmp=nums[nums[i]];//注意这个地方,不能用三个异或来交换值,因为nums[nums[i]]里的nums[i]是变量。
nums[nums[i]]=nums[i];
nums[i]=tmp;
}
}
}
return x;
}
};

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