LintCode547/548_求數組交集不同解法小結

gxyz 發布于2019-08-16 10:34 / 657人閱讀

摘要：求數組交集不同解法小結聲明文章均為本人技術筆記，轉載請注明出處求數組交集要求元素不重復，給出兩個數組，求二者交集且元素不重復，查找會超時解法一排序二分查找算法超時主要發生在大數組查找過程，因此采用二分查找提升查找效率，交集用保存實現去重解法

LintCode547/548_求數組交集不同解法小結

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聲明

文章均為本人技術筆記，轉載請注明出處：
[1] https://segmentfault.com/u/yzwall
[2] blog.csdn.net/j_dark/

LintCode547：求數組交集_要求元素不重復

LintCode547，給出兩個數組，求二者交集且元素不重復，$O(N^{2})$查找會超時；

解法一：排序+二分查找

$O(N ^{2})$算法超時主要發生在大數組查找過程，因此采用二分查找提升查找效率，交集用HashSet保存實現去重；

/**
 * 解法1：排序+二分+HashSet去重
 * http://www.lintcode.com/zh-cn/problem/intersection-of-two-arrays/
 * 求數組交集，要求元素不重復出現
 * @author yzwall
 */
class Solution {
    public int[] intersection(int[] num1, int[] num2) {
        int[] results;
        if (num1 == null || num1.length == 0 || num2 == null || num2.length == 0) {
            results = new int[0];
            return results;
        }
        
        HashSet set = new HashSet<>();
        Arrays.sort(num1);
        Arrays.sort(num2);
        int index2 = 0;
        for (int i = 0; i < num1.length; i++) {
            // num2是子集
            if (index2 > num2.length - 1) {
                break;
            }
            int index = binarySearch(num2, index2, num1[i]);
            if (index != -1) {
                // set去重
                set.add(num1[i]);
                // num2指針移動
                index2 = index;
            }
        }
        
        results = new int[set.size()];
        int i = 0;
        for (Integer cur : set) {
            results[i++] = cur.intValue();
        }
        return results;
    }
    
    // Index2~num.length - 1，經典二分查找
    private int binarySearch(int[] num, int index2, int target) {
        int start = index2;
        int end = num.length - 1;
        while (start + 1 < end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;
            if (num[mid] == target) {
                return mid;
            } else if (num[mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        if (num[start] == target) {
            return start;
        }
        if (num[end] == target) {
            return end;
        }
        return -1;
    }
}

解法二：HasSet暴力去重

直接運用兩個HashSet實現去重求交集，與解法一相比實現簡單；

/**
 * 解法2：HashSet暴力去重
 * http://www.lintcode.com/zh-cn/problem/intersection-of-two-arrays/
 * 求數組交集，要求元素不重復出現
 * @author yzwall
 */
class Solution {
    public int[] intersection(int[] num1, int[] num2) {
        int[] results;
        if (num1 == null || num1.length == 0 || num2 == null || num2.length == 0) {
            results = new int[0];
            return results;
        }
        HashSet hash1 = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < num1.length; i++) {
            hash1.add(num1[i]);
        }
        HashSet hash2 = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < num2.length; i++) {
            if (hash1.contains(num2[i])) {
                hash2.add(num2[i]);
            }
        }
        
        results = new int[hash2.size()];
        int i = 0;
        for (Integer num : hash2) {
            results[i++] = num;
        }
        
        return results;
    }
}

解法三：雙指針法（重視）

通過雙指針求交集，必須首先將求交集的兩數組排序；

/**
 * 解法3：雙指針法
 * http://www.lintcode.com/zh-cn/problem/intersection-of-two-arrays/
 * 求數組交集，要求元素不重復出現
 * @author yzwall
 */
class Solution {
    public int[] intersection(int[] num1, int[] num2) {
        int[] results;
        if (num1 == null || num1.length == 0 || num2 == null || num2.length == 0) {
            results = new int[0];
            return results;
        }
        Arrays.sort(num1);
        Arrays.sort(num2);
        int i = 0, j = 0;
        int index = 0;
        int[] temp = new int[num1.length];
        while (i < num1.length && j < num2.length) {
            if (num1[i] == num2[j]) {
                // temp[index - 1] != num1[i]去重
                if (index == 0 || temp[index - 1] != num1[i]) {
                    temp[index++] = num1[i];
                }
                i++;
                j++;
            } else if (num1[i] < num2[j]) {
                i++;
            } else {
                j++;
            }
        }
        
        i = 0;
        results = new int[index];
        for (i = 0; i < index; i++) {
            results[i] = temp[i];
        }
        return results;
    }
}

LintCode548：求數組交集變種

在求數組交集的基礎上，要求交集元素出現次數與在數組中出現次數相同；

解法一：HashMap統計次數實現

通過HashMap記錄數組中每個元素與對應的出現次數；

/**
 * 解法2：HashMap統計重復出現次數
 * http://www.lintcode.com/zh-cn/problem/intersection-of-two-arrays-ii/
 * 求兩數組交集，要求交集元素按照最小出現次數出現
 * @author yzwall
 */
class Solution {
    public int[] intersection(int[] num1, int[] num2) {
        int[] results;
        if (num1 == null || num1.length == 0 || num2 == null || num2.length == 0) {
            results = new int[0];
            return results;
        }
        
        HashMap hash = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < num1.length; i++) {
            if (hash.containsKey(num1[i])) {
                hash.put(num1[i], hash.get(num1[i]) + 1);
            } else {
                hash.put(num1[i], 1);
            }
        }
        
        ArrayList list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < num2.length; i++) {
            if (hash.containsKey(num2[i]) && hash.get(num2[i]) > 0) {
                list.add(num2[i]);
                hash.put(num2[i], hash.get(num2[i]) - 1);
            }
        }
        
        results = new int[list.size()];
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            results[i] = list.get(i);
        }
        return results;
    }
}

解法二：排序+二分查找變種+雙指針

變種二分查找：與經典二分不同，解法二中二分查找用于找到查找目標第一次出現位置；
雙指針解法：經過排序后，假設兩數組中擁有某個交集元素cur, 通過二分查找到cur在第二個數組中的位置index,通過雙指針cnt1與cnt2統計交集元素cur在兩個數組中各自出現的總次數，較小者表示該交集元素在交集中出現的次數；

/**
 * 解法1：排序+二分查找+雙指針
 * http://www.lintcode.com/zh-cn/problem/intersection-of-two-arrays-ii/
 * 求兩數組交集，要求交集元素按照最小出現次數出現
 * @author yzwall
 */
class Solution3 {
    public int[] intersection(int[] num1, int[] num2) {
        int[] results;
        if (num1 == null || num1.length == 0 || num2 == null || num2.length == 0) {
            results = new int[0];
            return results;
        }
        
        ArrayList list = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(num1);
        Arrays.sort(num2);
        int index2 = 0;
        int i = 0;
        while(i < num1.length) {
            // num2是子集
            if (index2 > num2.length - 1) {
                break;
            }
            int cnt1 = 1, cnt2 = 1;
            int cur = num1[i];
            int index = binarySearch(num2, index2, cur);
            if (index != -1) {
                // 查找交集元素cur在數組num1中出現總次數
                for (int k = 1; k < num1.length && i + k < num1.length; k++) {
                    if (num1[i + k] != cur) {
                        break;
                    }
                    cnt1++;
                }
                // 查找交集元素cur在數組num2中出現總次數
                for (int k = 1; k < num2.length && index + k < num2.length; k++) {
                    if (num2[index + k] != cur) {
                        break;
                    }
                    cnt2++;
                }
                int min = Math.min(cnt1, cnt2);
                for (int k = 0; k < min; k++) {
                    list.add(cur);
                }
                // num2指針移動
                index2 += cnt2;
            }
            // num1指針移動
            i += cnt1;
        }
        
        results = new int[list.size()];
        i = 0;
        for (Integer cur : list) {
            results[i++] = cur.intValue();
        }
        return results;
    }
    
    // 返回target第一次出現位置，target不存在返回-1
    private int binarySearch(int[] num, int index2, int target) {
        int start = index2;
        int end = num.length - 1;
        while (start + 1 < end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;
            if (num[mid] == target) {
                end = mid;
            } else if (num[mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        if (num[start] == target) {
            return start;
        }
        if (num[end] == target) {
            return end;
        }
        return -1;
    }
}

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