C++怎么寻找数组中未出现的最小正整数

胖宇君_8816

胖宇君_8816

2026-11-01

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原创

原地哈希的核心是将正整数n置于下标n-1处;遍历发现首个nums[i]≠i+1时,i+1即为答案;仅处理[1,n]内数字,遇重复值停止交换以防死循环。

c++怎么寻找数组中未出现的最小正整数

用原地哈希把数字放到对应下标位置

核心思路是让每个正整数 n 尽可能出现在下标为 n-1 的位置(因为数组下标从 0 开始,而我们要找的是最小正整数)。这样遍历一遍就能发现第一个“名不副实”的位置:如果 nums[i] != i + 1,那 i + 1 就是答案。

操作时需注意边界和重复值:

  • 只处理范围在 [1, n] 内的数(n 是数组长度),其余直接跳过
  • 遇到重复值(比如 nums[i] == nums[nums[i]-1])必须停止交换,否则死循环
  • 交换后要重新检查当前下标,不能无脑 i++
k ∈ [1,n]
  • 遇到第一个 nums[i] != i + 1,立即返回 i + 1
  • 如果全匹配(即 nums[i] == i + 1 对所有 i 成立),说明 1 到 n 都出现了,答案就是 n + 1

这一步时间复杂度严格 O(n),且不依赖额外空间。

为什么不能用 set 或排序?

虽然 std::set 插入再遍历或先排序再扫描看起来更直觉,但它们有明显代价:

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载
  • std::set 带来 O(n log n) 时间和 O(n) 额外空间,还可能因重复插入导致逻辑绕弯
  • 排序(如 std::sort)破坏原数组、引入 O(n log n),且去重逻辑需额外处理(比如 unique 后截断)
  • 题目隐含要求“常数额外空间”,原地哈希是唯一符合的解法

面试或 OJ 中若看到“不使用额外空间”“in-place”等提示,基本就是在引导你往这个方向想。

边界情况和易错点

实际写的时候最容易栽在几个细节上:

  • 数组为空时直接返回 1 —— 别忘了判空
  • 数组含负数或大于 n 的数,它们无法映射到有效下标,必须跳过,否则 nums[x-1] 越界
  • 交换条件里漏掉 nums[x-1] != x,会导致无限循环(例如 [1,1])
  • 用 for (int i = 0; i 硬递增,会跳过交换后新到当前位置的非法值

真正难的不是算法本身,而是写对下标计算和交换终止条件——多手写两遍 nums[i] 和 i+1 的对应关系,比背模板管用。

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