leetcode第169题：多数元素

给定一个大小为 n 的数组 nums ，返回其中的多数元素。多数元素是指在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

你可以假设数组是非空的，并且给定的数组总是存在多数元素。

示例 1：

输入：nums = [3,2,3]
输出：3

示例 2：

输入：nums = [2,2,1,1,1,2,2]
输出：2

提示：

• n == nums.length
• 1 <= n <= 5 * 104
• -109 <= nums[i] <= 109

进阶：尝试设计时间复杂度为 O(n)、空间复杂度为 O(1) 的算法解决此问题。

步骤1：定义问题性质

输入输出条件

• 输入：一个大小为 n 的整数数组 nums，其中 n >= 1 且 n <= 5 * 10^4，数组中的元素范围在 [-10^9, 10^9]。
• 输出：返回数组中的多数元素，即在数组中出现次数 大于 ⌊ n/2 ⌋ 的元素。

限制与边界条件

• 数组非空，且总是存在多数元素。
• 当 n 为 1 时，返回唯一的元素。

步骤2：问题分解与算法选择

1. 计算元素出现次数：

   • 如果采用哈希表（字典）来统计每个元素的出现次数，时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(n)。

2. 摩尔投票法：

   • 这是一个更加高效的解法，时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(1)。
   • 逻辑：
     • 初始化一个候选者和计数器。
     • 遍历数组，如果计数器为零，更新候选者并将计数器设为 1；如果当前元素与候选者相同，增加计数；否则减少计数。
     • 由于题目保证存在多数元素，最终的候选者即为所求。

步骤3：详细C++代码

步骤4：启发与算法优化

通过解决这个问题，我们可以得到以下启发：

• 空间复杂度优化：使用摩尔投票法实现 O(1) 的空间复杂度，展示了在不使用额外空间的情况下处理问题的能力。
• 高效算法：在处理大规模数据时，时间复杂度 O(n) 的算法在性能上具备明显优势。
• 数据结构的使用：通过合理的选择数据结构（如哈希表与计数器），能够有效提高程序的性能和可读性。

步骤5：实际应用分析

摩尔投票法在多个行业都有应用，例如：

• 舆情分析：在社交媒体分析中，快速识别某个话题的主要观点或最受欢迎的意见。
• 市场调查：在消费者反馈中，找出多数消费者的偏好或意见。

实际应用示例

市场调查中的消费者偏好识别： 假设某家公司正在进行产品调研，收集了大量消费者对不同产品特性的反馈。通过摩尔投票法，可以快速识别出消费者最偏好的特性，从而在新产品设计中重点考虑这些特性。

具体实现方法：

• 收集消费者反馈数据并存储为数组。
• 使用摩尔投票法识别出最受欢迎的产品特性。
• 基于结果调整产品设计，提高市场竞争力。

原文地址：https://blog.csdn.net/D2510466299/article/details/142500816

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