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数组的多数元素指在数组中出现一半以上的元素,如果数组大小为7,那么多数元素至少出现4次,如果为8,至少出现5次。
求多数元素的方法中,时间和空间都较优秀的算法是投票算法,时间复杂度$O(n)$,空间复杂度$O(1)$。
投票算法思想为:将两个不同的数两两抵消,如果最后能剩下数,那么这个数就是多数元素,如果最后不剩元素,那么数组没有多数元素。
Boyer-Moore 投票算法的代码步骤如下:
维护一个候选主要元素 candidate 和候选主要元素的出现次数 count,初始时 candidate 为任意值,count=0;
遍历数组 nums 中的所有元素,遍历到元素 x 时,进行如下操作:
如果 count=0,则将 x 的值赋给 candidate,否则不更新 candidate 的值;
如果 x=candidate,则将 count 加 1,否则将 count 减 1。
遍历结束之后,如果数组 nums 中存在主要元素,则 candidate 即为主要元素,否则 candidate 可能为数组中的任意一个元素。
int majorityElement(int* nums, int numsSize) {
int candidate = nums[0];
int count = 1;
for (int i = 1; i < numsSize; i++) {
if (count == 0) {
candidate = nums[i];
}
if (nums[i] == candidate) {
count++;
} else {
count--;
}
}
count = 0;
int length = numsSize;
for (int i = 0; i < numsSize; i++) {
if (nums[i] == candidate) {
count++;
}
}
return count * 2 > length ? candidate : -1;
}