961. 在长度 2N 的数组中找出重复 N 次的元素

题目

给你一个整数数组 nums ，该数组具有以下属性：

nums.length == 2 * n.
nums 包含 n + 1 个 不同的 元素
nums 中恰有一个元素重复 n 次
找出并返回重复了 n 次的那个元素。

示例 1：

输入：nums = [1,2,3,3]
输出：3

示例 2：

输入：nums = [2,1,2,5,3,2]
输出：2

示例 3：

输入：nums = [5,1,5,2,5,3,5,4]
输出：5

提示：

2 <= n <= 5000
nums.length == 2 * n
0 <= nums[i] <= 10^4
nums 由 n + 1 个 不同的 元素组成，且其中一个元素恰好重复 n 次

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/n-repeated-element-in-size-2n-array
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思路

最普通的做法就是哈希表记录出现过的元素，因为除了出现过n次的那个数之外，其余的数都只出现了一次，所以也没必要记录次数，只用hashset即可。

学习一下官解的数学法和随机选择法。

代码

哈希表

class Solution {
    public int repeatedNTimes(int[] nums) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int num : nums) {
            if (set.contains(num)) {
                return num;
            }
            set.add(num);
        }
        return -1;
    }
}

数学

可以证明，相同的元素之间最多间隔两个位置。

class Solution {
    public int repeatedNTimes(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        for (int gap = 1; gap <= 3; ++gap) {
            for (int i = 0; i + gap < n; ++i) {
                if (nums[i] == nums[i + gap]) {
                    return nums[i];
                }
            }
        }
        return -1;
    }
}

随机选择

选择两个相同元素的期望概率为1/4，因此是O(1)时间。

class Solution {
    public int repeatedNTimes(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Random random = new Random();
        while (true) {
            int x = random.nextInt(n), y = random.nextInt(n);
            if (x != y && nums[x] == nums[y]) {
                return nums[x];
            }
        }
    }
}