961.在长度2N的数组中找出重复N次的元素

目标

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

说明:

  • 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

思路

长度为 2 * n 数组 numsn + 1 个不同元素,其中恰好有一个元素重复 n 次,返回该重复元素。

除了该重复元素,其余元素各不相同。

暴力做法是使用哈希表记录元素的出现次数,如果出现次数大于 1,直接返回,空间复杂度为 O(n)

对于本题,从下标 1 开始与第一个元素比较,如果相等直接返回。否则问题变成从 2n - 1 个元素中找重复 n 次的元素,重复元素占绝对多数,可以使用摩尔投票算法。

还可以根据重复元素的最小间隔来分析:

  • 假设重复元素至少隔着一个其它元素,有 n - 1 个空隙,至少有 2 * n - 1 个元素,可能。
  • 假设重复元素至少隔着两个其它元素,有 n - 1 个空隙,至少有 n + 2 * (n - 1) = 3 * n - 2 个元素,当 n = 2 时,有可能,当 n > 2 时,必定存在一个重复元素的间隔小于 2,否则元素个数不够

也就是说,可以检查当前元素与其前 123 个元素是否相等来找出该重复元素。空间复杂度为 O(1)

以上算法的时间复杂度均为 O(n),还有一种期望 O(1) 的算法,使用随机数,随机选取两个元素。它们两个相等的概率是 n/2n × (n - 1)/(2n - 1) = 1/2 * (1 - 1/n)/(2 - 1/n),当 n = 2 时,p = 1/6,当 n -> ∞p -> 1/4。期望循环次数 <= 6。

代码


/**
 * @date 2026-01-04 14:45
 */
public class RepeatedNTimes961 {

    public int repeatedNTimes_v1(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int candidate = 0;
        int vote = 0;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            if (nums[i] == nums[0]) {
                return nums[0];
            }
            if (vote == 0) {
                candidate = nums[i];
                vote = 1;
            } else if (candidate != nums[i]) {
                vote--;
            } else {
                return candidate;
            }
        }
        return candidate;
    }

    public int repeatedNTimes(int[] nums) {
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            if (nums[i] == nums[i - 1] || (i >= 2 && nums[i] == nums[i - 2]) || (i >= 3 && nums[i] == nums[i - 3])) {
                return nums[i];
            }
        }
        return 0;
    }

}

性能