Java 中如何查找数组中缺失的数字

落晨酱_7609

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2026-07-01

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java中查找数组缺失数字需据场景选择方法:若1到n缺一个数,用求和法;缺多个则用布尔数组或原地标记;杂乱数据先过滤正数再用set查找。

java 中如何查找数组中缺失的数字

在 Java 中查找数组中缺失的数字,关键看“缺失”的定义:是连续范围内的某个数没出现,还是某个特定范围内所有未出现的数?常见场景是给定一个从 1 到 n 的完整序列,但数组只含其中 n−1 个数(即缺一个),或含重复、乱序、甚至超出范围的元素。下面分几种典型情况说明实用解法。

已知范围且只缺一个数(1 到 n,缺一个)

如果数组长度为 n−1,且原本应包含 1 到 n 的所有整数(无重复),那么可用数学求和法:计算 1 到 n 的理论和,减去数组实际和,差值即为缺失数。

优点是时间 O(n)、空间 O(1),不依赖排序,也不怕溢出(用 long 更稳妥):

  • 理论和 = n × (n + 1) / 2
  • 遍历数组累加实际和
  • 缺失数 = 理论和 − 实际和

查找 1 到 n 范围内所有缺失数字(可能缺多个)

当数组长度小于 n,且需找出 1 到 n 中所有未出现的数(比如 [4,3,2,7,8,2,3,1],n=8,缺 5 和 6),推荐使用布尔数组或 Set 标记已出现数字:

  • 创建长度为 n+1 的 boolean 数组(索引 0 不用),遍历原数组,对每个有效数 x(满足 1 ≤ x ≤ n)置 flag[x] = true
  • 再遍历 1 到 n,把 flag[i] 为 false 的 i 收集起来
  • 也可用 HashSet 存原数组元素,然后 for (int i = 1; i

注意:若数组含负数或大于 n 的数,直接跳过,不影响结果。

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原地标记法(空间复杂度 O(1),适合正整数数组)

当要求不额外分配空间(除结果列表外),且数组元素均为 1 到 n 的正整数时,可利用数组自身做哈希表:

  • 遍历数组,对每个数 x,取其绝对值 abs(x),把它对应位置(索引 abs(x)−1)的数变为负数(表示该数字已出现)
  • 再次遍历,若 nums[i] > 0,说明 i+1 没有出现过,加入结果
  • 注意处理重复数(已为负就不再翻转),避免符号反复变化

此法修改原数组,如需保留输入,应先复制一份。

处理含重复、越界、负数的通用情况

如果数组杂乱(如 [-1, 0, 2, 2, 5, 6]),而你想找 1 到最大值之间的缺失正整数,可先过滤出合法数(≥1),再用 Set 或排序后扫描:

  • Stream 过滤:Arrays.stream(arr).filter(x -> x > 0).boxed().collect(Collectors.toSet())
  • 然后从 1 开始递增检查,直到找到第一个不在 Set 中的数(即第一个缺失正整数)
  • 若要找全部缺失,可先确定上界(比如 max = Arrays.stream(arr).filter(x->x>0).max().orElse(0)),再检查 1 到 max

这种策略灵活,适合边界不明确的场景。

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