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今日面试题:灯及数组统计分析

有100盏灯,依次编号1-100,初始都是关着的。第1次遍历,打开全部的灯;第2次遍历,关掉第2盏、第4盏等被2整除的灯;第3次打开被3整除的灯;第i次,对被i整除的灯做如下操作

作者:@陈利人来源:图灵社区|2013-09-10 14:50

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有100盏灯,依次编号1-100,初始都是关着的。第1次遍历,打开全部的灯;第2次遍历,关掉第2盏、第4盏等被2整除的灯;第3次打开被3整除的灯;第i次,对被i整除的灯做如下操作

  • 如果灯开着,就关掉
  • 如果灯关着,就打开

如此交替进行,知道100次遍历完毕,请问,还有多少盏灯亮着。

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数组统计分析

原题

给定数组A,大小为n,数组元素为1到n的数字,不过有的数字出现了多次,有的数字没有出现。请给出算法和程序,统计哪些数字没有出现,哪些数字出现了多少次。能够在O(n)的时间复杂度,O(1)的空间复杂度要求下完成么?

分析

这个题目,是有一定技巧的。技巧是需要慢慢积累,待经验多了之后,可以灵感或者直觉,就产生了技巧。如果不知道技巧,那该怎么办呢? 在开始分析之前,说明两个问题:

  • 原数组是没有排序的。如果排序了,很简单的。
  • O(1)的空间含义,可以使用变量,但不能开辟数组或者map等来计数。

这个题目,很直接的解法就是两层遍历,O(n^2)的复杂度,O(1)的空间。空间满足了,但是时间没有。 很多类似的题目,都会用XOR的方法,大家仔细想一下,这个题目,可以么?或者这个题目和可以用XOR的题目的差异在哪儿?最直接的就是,每一个数字的重复的次数是不同的。

还有就是以空间换时间的方法,例如用hash map或者数组来计数。时间满足了,但是空间没有满足。 那怎样才能有时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)的算法呢?不能开辟新的空间,那么只剩下,重复利用数组A。那么该如何利用数组A呢?

首先,我们介绍一种三次遍历数组的方法,我们都考虑数组从0开始:

  • 第一次遍历:对于每一个A[i] = A[i] * n
  • 第二次遍历:对于每一个i,A[A[i]/n]++
  • 第三次遍历:对于每一个i,A[i] % n就是出现次数

A[i]应该出现在A中的A[i]位置,乘以n、再除以n,很容易的来回变换;第二次遍历,对于A[i]本来所在的位置不断增1,但绝对不对超出n的,那每一个i出现的次数,就是A[i]对n取余。

还有一种两次遍历的方法,也是上面的思路:题目中数组是1到n,为了方便算法考虑,以及数组存储方便,我们考虑0-n-1,结果是相同的。 考虑A[i],现在位置是i,如果采用A来计数,它的位置应该是A[i] % n,找到计数位置,该如何处理这个位置呢?加1么?显然不可以,这里有一个技巧,就是加n,有两个原因

  • 加n可以保证A[i] % n是不变的
  • A数组,最后每一个元素表示为A[i] = x + k*n,其中x

上面的思路,转换为代码如下:

enter image description here

原文链接:http://www.ituring.com.cn/article/55331

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