442. 数组中重复的数据 #

给你一个长度为 n 的整数数组 nums ，其中 nums 的所有整数都在范围 [1, n] 内，且每个整数出现 最多****两次 。请你找出所有出现两次的整数，并以数组形式返回。

你必须设计并实现一个时间复杂度为 O(n) 且仅使用常量额外空间（不包括存储输出所需的空间）的算法解决此问题。

示例 1：

输入：nums = [4,3,2,7,8,2,3,1]
输出：[2,3]

示例 2：

输入：nums = [1,1,2]
输出：[1]

示例 3：

输入：nums = [1]
输出：[]

提示：

n == nums.length
1 <= n <= 105
1 <= nums[i] <= n
nums 中的每个元素出现一次或两次

解答 #

1 标记为负数 #

class Solution {
    public void swap(int[] nums,int x,int y){
        int temp=nums[x];
        nums[x]=nums[y];
        nums[y]=temp;
    }
    public List<Integer> findDuplicates(int[] nums) {
        int len=nums.length;
        int i=0;
        while(i<len){
            if(i+1==nums[i] || i+1==-nums[i]){
                i++;
                continue;
            }
            if(nums[nums[i]-1]==nums[i]){
                nums[nums[i]-1]=-nums[nums[i]-1];
                i++;
                continue;
            }
            else if(nums[nums[i]-1]==-nums[i]){
                i++;
                continue;
            }
            swap(nums,nums[i]-1,i);
        }
        List<Integer> res=new ArrayList<>();
        for(int n:nums){
            if(n<0){
                res.add(-n);
            }
        }
        return res;
    }
}

将重复的数字标记为负数

更简单的做法：

我们也可以给 nums[i] 加上「负号」表示数 i + 1 已经出现过一次。具体地，我们首先对数组进行一次遍历。当遍历到位置 i 时，我们考虑 nums[nums[i] - 1] 的正负性：

如果 nums[nums[i] - 1] 是正数，说明 nums[i] 还没有出现过，我们将 nums[nums[i] - 1] 加上负号；
如果 nums[nums[i] - 1] 是负数，说明 nums[i] 已经出现过一次，我们将 nums[i] 放入答案。

细节由于 nums[i] 本身可能已经为负数，因此在将 nums[i] 作为下标或者放入答案时，需要取绝对值。

class Solution {
    public List<Integer> findDuplicates(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        List<Integer> ans = new ArrayList<Integer>();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            int x = Math.abs(nums[i]);
            if (nums[x - 1] > 0) {
                nums[x - 1] = -nums[x - 1];
            } else {
                ans.add(x);
            }
        }
        return ans;
    }
}

2 找出没有出现的元素，占据了这个没有出现元素位置的值就是重复出现的数 #

由于给定的 $n$ 个数都在 $[1, n]$ 的范围内，如果有的数字出现了两次，就意味着 $[1, n]$ 中有数字没有出现过。

因此，我们可以尝试将每一个数放在对应的位置。由于数组的下标范围是 $[0, n - 1]$ ，我们需要将数 $i$ 放在数组中下标为 $i - 1$ 的位置：

如果 $i$ 恰好出现了一次，那么将 $i$ 放在数组中下标为 $i - 1$ 的位置即可；
如果 $i$ 出现了两次，那么我们希望其中的一个 $i$ 放在数组下标中为 $i - 1$ 的位置，另一个 $i$ 放置在任意「不冲突」的位置 $j$ 。也就是说，数 $j + 1$ 没有在数组中出现过。

这样一来，如果我们按照上述的规则放置每一个数，那么我们只需要对数组进行一次遍历。当遍历到位置 $i$ 时，如果 $nums[i] - 1 \ne i$ ，说明 $nums[i]$ 出现了两次（另一次出现在位置 $nums[i] - 1$ ），我们就可以将 $num[i]$ 放入答案。

放置的方法也很直观：我们对数组进行一次遍历。当遍历到位置 $i$ 时，我们知道 $nums[i]$ 应该被放在位置 $nums[i] - 1$ 。因此我们交换 $num[i]$ 和 $nums[nums[i] - 1]$ 即可，直到待交换的两个元素相等为止。

class Solution {
    public List<Integer> findDuplicates(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            while (nums[i] != nums[nums[i] - 1]) {
                swap(nums, i, nums[i] - 1);
            }
        }
        List<Integer> ans = new ArrayList<Integer>();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (nums[i] - 1 != i) {
                ans.add(nums[i]);
            }
        }
        return ans;
    }

    public void swap(int[] nums, int index1, int index2) {
        int temp = nums[index1];
        nums[index1] = nums[index2];
        nums[index2] = temp;
    }
}