Java 查找排序数组中出现次数超过N/2次的数字

在Java中，有时候我们需要确定一个特定的数字在一个排序数组中是否出现超过一半的次数。本文探讨了解决这个问题的不同方法。我们将讨论语法，并为每个方法提供详细的解释。通过本文的结论，您将清楚地了解如何使用Java来识别在排序数组中出现超过N/2次的数字。

语法

我们先来看一下本文中所描述的算法所使用的语法。

public class Main {
   public static int findMajorityElement(int[] nums) {
      // Your code here
   }

   public static void main(String[] args) {
      int[] nums = { /* Initialize your sorted array here */ };
      int majorityElement = findMajorityElement(nums);
      System.out.println("Majority Element: " + majorityElement);
   }
}

语法解释

我们定义一个名为Main的公共类。
在Main类中，我们声明一个名为findMajorityElement的公共静态方法，该方法以整数数组nums作为参数。如果存在多数元素，则该方法将返回多数元素；否则，它将返回-1。
在主方法中，我们初始化一个名为nums的排序数组。
我们调用findMajorityElement方法，传递nums作为参数，并将结果存储在majorityElement变量中。
最后，我们使用System.out.println()打印多数元素（如果找到）。

方法1

步骤

将count变量初始化为1，将majorityElement变量初始化为nums[0]。
从列表1开始遍历整个展示。
假设当前元素与majorityElement匹配，则将count增加1；否则，将count减少1。如果count变为0，则将当前元素赋值给majorityElement，并将count设置为1。
最后，以majorityElement作为结果返回。

示例

public class Main {
   public static int findMajorityElement(int[] nums) {
      int count = 1;
      int majorityElement = nums[0];

      for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
         if (nums[i] == majorityElement)
            count++;
         else
            count--;

         if (count == 0) {
            majorityElement = nums[i];
            count = 1;
         }
      }

      return majorityElement;
   }

   public static void main(String[] args) {
      int[] nums = {2, 2, 2, 3, 4, 2, 2}; // Example array initialization
      int majorityElement = findMajorityElement(nums);
      System.out.println("Majority Element: " + majorityElement);
   }
}

输出

Majority Element: 2

第一种方法的代码解释

代码首先将count初始化为1，将majorityElement初始化为数组的第一个元素。然后，代码从第二个元素开始遍历数组。对于每个元素，它检查它是否等于majorityElement。如果是，则增加count；否则，减少count。这种方法利用了多数元素出现次数超过N/2的特点。

如果count变为0，说明前一个元素不再是多数元素的候选者。在这种情况下，我们将majorityElement更新为当前元素，并将count重置为1。在迭代的结束时，我们将majorityElement作为结果返回。

方法2

步骤

将变量midIndex初始化为nums.length / 2。
从索引0到midIndex – 1遍历数组。
检查当前索引位置的元素是否等于索引位置midIndex的元素。
如果元素相等，则返回构成多数的元素。
如果数组的前半部分没有多数元素，则返回-1。

示例

public class Main {
   public static int findMajorityElement(int[] nums) {
      int midIndex = nums.length / 2;

      for (int i = 0; i < midIndex; i++) {
         if (nums[i] == nums[midIndex])
            return nums[i];
      }

      return -1;
   }

   public static void main(String[] args) {
      int[] nums = { /* Initialize your sorted array here */ };
      int majorityElement = findMajorityElement(nums);
      System.out.println("Majority Element: " + majorityElement);
   }
}

输出结果

Majority Element: -1

方法2的代码解释

在这个方法中，数组被分成两个相等的部分，然后将第一半的每个成员与中间元素（nums[midIndex]）进行比较。如果找到匹配的元素，将该元素作为主要元素返回。如果在第一半中没有找到匹配的元素，则返回-1，表示没有主要元素。

方法3

步骤

从索引0到nums.length-1迭代数组。
检查当前索引处的元素是否等于索引nums.length / 2处的元素。
初始化一个变量count为0。
如果元素相等，则将count增加1。
如果count大于nums.length / 2，则将该元素作为主要元素返回。
如果找不到主要元素，则返回-1。

示例

public class Main {
   public static int findMajorityElement(int[] nums) {
      int midIndex = nums.length / 2;
      int majorityElement = nums[midIndex];
      int count = 0;

      for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
         if (nums[i] == majorityElement)
            count++;

         if (count > midIndex)
            return majorityElement;
      }

      return -1;
   }

   public static void main(String[] args) {
      int[] nums = {2, 2, 2, 3, 4, 2, 2}; // Example array initialization
      int majorityElement = findMajorityElement(nums);
      System.out.println("Majority Element: " + majorityElement);
   }
}

输出

Majority Element: -1

解释第3种方法的代码

在这种方法中，我们遍历整个数组，并跟踪元素在 nums.length / 2 处的计数。如果计数超过 nums.length / 2，则将该元素作为主元素返回。如果找不到主元素，则返回 -1。

方法4

步骤

将变量 candidate 初始化为 nums[0]，将 count 初始化为 1。
从索引 1 到 nums.length – 1 遍历数组。
如果当前元素等于 candidate，则将 count 加 1。
如果当前元素与 candidate 不相同，则将 count 减 1。
如果 count 变为 0，则将 candidate 更新为当前元素，并将 count 设置为 1。
迭代完成后，再次遍历数组，并计算 candidates 的出现次数。
如果 count 大于 nums.length / 2，则将 candidate 作为主元素返回；否则返回 -1。

示例

public class Main {
   public static int findMajorityElement(int[] nums) {
      int candidate = nums[0];
      int count = 1;

      for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
         if (nums[i] == candidate)
            count++;
         else
            count--;

         if (count == 0) {
            candidate = nums[i];
            count = 1;
         }
      }

      count = 0;

      for (int num : nums) {
         if (num == candidate)
            count++;
      }

      if (count > nums.length / 2)
         return candidate;
      else
         return -1;
   }

   public static void main(String[] args) {
      int[] nums = {2, 2, 2, 3, 4, 2, 2}; // Example array initialization
      int majorityElement = findMajorityElement(nums);
      System.out.println("Majority Element: " + majorityElement);
   }
}