如何在 Java 中利用数组的符号位标记法在不使用额外空间的前提下寻找数组中的重复项

轻强君_2865

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2026-05-09

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原创

该方法利用数组本身作哈希表,通过符号位标记已出现数字:遍历中以abs(num)-1为下标,若对应值为正则取负标记,若已为负则abs(num)为重复项;要求元素范围为[1,n]、全为正整数、允许修改原数组。

java 中利用数组符号位标记法找重复项,核心思路是:把数组本身当作哈希表,用元素值作为下标,通过将对应位置的数取负来标记“该下标对应的数字已出现过”。当再次遇到相同下标位置已是负数时,说明当前数字重复。

前提条件与限制

该方法仅适用于满足以下条件的整型数组:

  • 所有元素都在 [1, n] 范围内(n 是数组长度);
  • 数组中恰好有一个重复元素,且重复次数不限(至少两次);
  • 数组元素均为正整数(否则无法安全取负标记);
  • 允许临时修改原数组(因不使用额外空间,这是必要代价)。

基本实现逻辑

遍历数组,对每个元素 num,将其视为下标(注意:数组下标从 0 开始,而数值范围是 1~n,所以实际访问位置为 Math.abs(num) - 1):

  • 若 nums[abs(num)-1] 是正数,将其置为负数,表示“值为 abs(num) 的数已见过”;
  • 若 nums[abs(num)-1] 已是负数,说明 abs(num) 已被标记过 → 当前 num 就是重复项,直接返回。

代码示例(单重复、返回首个重复值)

// 假设 nums 非空,且满足 [1, n] 条件

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下载

public int findDuplicate(int[] nums) {
  for (int num : nums) {
    int idx = Math.abs(num) - 1;
    if (nums[idx]
      return Math.abs(num); // 重复项
    }
    nums[idx] = -nums[idx];
  }
  return -1; // 理论上不会执行到此处
}

注意事项与变体

该方法会破坏原数组。如需恢复,可在结束后再遍历一次,将所有负数转回正数(但题目通常只要求找出重复项,不要求保序或复原)。

若数组含 0 或负数,或范围不匹配(如含 n+1),此法失效,应改用 Floyd 判圈算法(快慢指针)——它同样 O(1) 空间,但适用性更广。

若需找出所有重复元素(不止一个),符号位法仍可用,但需在检测到负值时记录并跳过重复报告,同时注意避免多次标记同一位置引发误判。

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