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398.随机数索引

AbrahamW 2022-04-25 阅读 89

题目描述

解题思路

本题需要将nums数组中等于target的值的下标返回,因为nums数组中可能存在多个与target相等的元素,所以当查到多个相等的值时,要能够实现同概率返回符合条件的下标,这题的难点就在于随机返回,且返回的下标的值要是随机的。

思路一:用一个列表来专门存储所有符合题意的下标,再从这个列表中随机的返回一个。通过调用random库中的randint函数实现随机返回下标。这需要开辟额外的辅助空间来存储对应的下标。

思路二:所谓的蓄水池算法,就是每查到一个符合题意的下标,该下标就有与之前记录下标相等的概率被修改,最后返回的一个res的值也因此是所以符合题意下标中的等概率返回的其中一个。

代码

方法1:

class Solution:

    def __init__(self, nums: List[int]):
        self.nums=nums

    def pick(self, target: int) -> int:
        ans=[]
        for i in range(len(self.nums)):
            if self.nums[i]==target:
                ans.append(i)
        index=random.randint(0,len(ans)-1)
        return ans[index]

方法2:

class Solution:

    def __init__(self, nums: List[int]):
        self.nums=nums

    def pick(self, target: int) -> int:
        time,res=0,-1
        for i in range(len(self.nums)):
            if self.nums[i]==target:
                time+=1
                if random.randint(1,time)==1:
                    res=i
        return res

        对于方法二的理解:

        假如输入的是[1,2,3,3,3],要查找的目标值是3

        初始时,time=0,res=-1

        当查到第一个3时,time=1,res=2(第一个3的下标)

        当查到第二个3时,time=2,res如果要更新为3(第二个3的下标),就有1/2的概率

        当查到最后一个3时,time=3,res如果要更新为4(最后一个3的下标),就有1/3的概率

        最后的3被扫描完后,以后就没有符合题意的3,这时候,res=2的概率就是:从头到尾res都保持不变,没有更新,那么概率就是:1/2  * 2/3 = 1/3,这里面的1/2是在time=2时,没有随机到1,则res保持不变,2/3是指在time=3时,没有随机到1,res保持不变,1,2,3三个数字没有随机到1的概率自然是2/3,所以 res=2概率为1/3;

        同理,当res=3,即第二次被修改为3,要想最后输出的还是3,就要保证最后一次随机时不被修改,那么最后一次不被修改的概率也为2/3,但要想成为3还要满足第一次被修改,第一次被修改的概率为1/2,那么最后输出3的概率也为1/2 * 2/3 = 1/3;

        对于res=4的结果,只要最后一次被修改为4就可以,而不用关心前面几次res存的是哪个下标,所以res=4的最终概率为1/3

        综上,对于每一个符合题意的下标,最终输出的概率是相等的,这也就是这种算法的巧妙之处。

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