在 Python 中查找包含重复数字的最长子列表的长度(最多进行 k 次操作)

在 Python 中查找包含重复数字的最长子列表的长度(最多进行 k 次操作)

Python 中,经常需要使用到列表(List)这种数据结构,而在处理列表时,我们有时需要在其中查找一部分具有特定性质的子列表,比如包含某种元素、长度符合要求,甚至包含重复数字等。

本文将介绍一种在 Python 中查找包含重复数字的最长子列表的方法,同时限制最多进行 k 次操作的方案。我们先来看一下具体的问题描述。

问题描述

给定一个整数列表 nums,和一个非负整数 k,该列表中的元素允许重复,求出一个最长的子列表的长度,使得这个子列表中包含有重复数字,且最多进行 k 次操作。一次操作指删掉列表中的某个元素。

解决方案

为了处理面临的问题,我们可以借助 Python 中的字典(Dictionary)数据结构来完成。具体步骤如下:

  1. 定义一个字典 d,用于存储列表中每个数字的出现次数。
  2. 使用两个指针 leftright 分别指向列表的头和尾,不断尝试缩小子列表的范围,使其符合要求。
  3. 在每次缩小子列表的过程中,我们需要用字典 d 来统计这个子列表中每个数字的出现次数,同时记录下其中出现次数最多的数字。
  4. 如果子列表中出现次数最多的数字已经达到了要求(即不小于 k),那么我们就可以记录下它的长度,并缩小左指针,继续寻找可能更长的子列表。
  5. 反之,我们就需要缩小右指针,尝试找到更长的子列表。

由于这个算法需要频繁地进行操作,因此使用字典来记录数字出现的次数可以带来很大的效率提升。另外,由于我们记录的是数字的出现次数,所以可以轻松判断哪个数字最常出现。

下面给出具体的代码实现:

def find_longest_sublist(nums, k):
    """
    在 nums 中查找包含重复数字的最长子列表的长度,最多进行 k 次操作
    """
    left = 0
    max_len = 0
    d = {}
    max_count = 0
    for right in range(len(nums)):
        if nums[right] not in d:
            d[nums[right]] = 0
        d[nums[right]] += 1
        max_count = max(max_count, d[nums[right]])
        while (right - left + 1 - max_count) > k:
            if d[nums[left]] == max_count:
                max_count -= 1
            d[nums[left]] -= 1
            left += 1
        max_len = max(max_len, right - left + 1)
    return max_len

函数 find_longest_sublist 的输入为一个整数列表 nums 和一个非负整数 k,输出为在 nums 中包含重复数字的最长子列表的长度,最多进行 k 次操作。

在该函数中,指针 leftright 初始化为 0 和 0+len(nums)-1,分别指向列表的头和尾。随着循环的进行,right 会一步步向右移动,缩小子列表的范围。

在每次循环中,我们使用字典 d 记录子列表中每个数字的出现次数,同时记录下出现次数最多的数字。如果子列表中出现次数最多的数字已经达到 k 次,我们就记录下当前子列表的长度,并尝试向右移动指针寻找可能更长的子列表。如果出现次数最多的数字不足 k 次,我们就需要缩小子列表的范围,即右移左指针 left,直到子列表再次符合要求。

最后,我们返回记录的最长子列表的长度。

示例

为了更好地理解算法,我们来看一下一些具体的示例。

示例 1

输入:

nums = [1, 2, 3, 2, 2]
k = 1

输出:

3

解释:

我们可以选择删除第 1 个或第 3 个数字,得到以下两个子列表:

[2, 3, 2] 或 [1, 2, 3]

它们的长度均为 3,因此最长的包含重复数字的子列表长度为 3。

示例 2

输入:

nums = [1, 2, 3, 1, 2, 3, 4]
k = 1

输出:

4

解释:

因为只能进行一次操作,所以我们需要找到一个最长的子列表,其中包含任意两个重复的数字。在这个例子中,最长的符合要求的子列表为:

[1, 2, 3, 1]

它的长度为 4。

总结

在 Python 中查找包含重复数字的最长子列表的长度,最多进行 k 次操作,可以使用字典来存储数字出现的次数,同时使用双指针来缩小子列表的范围。该算法简洁高效,可以在实际的编程工作中被广泛使用。

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